MX2008012365A - Modificacion enzimatica en una columna de lecho empacado continuamente regenerado. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la modificación de un sustrato que comprende, pasar el sustrato a través de una columna de lecho empacado de un volumen específico de enzima inmovilizada, en donde el sustrato entra a la columna en o cerca de un extremo de la columna (el "extremo de entrada") y el sustrato modificado sale en o cerca del extremo opuesto de la columna (el "extremo de salida"), una porción del volumen de la enzima modificada es periódicamente removida en o cerca del extremo de entrada de la columna, y una porción equivalente de enzima inmovilizada es periódicamente agregada en o cerca del extremo de salida de la columna.

Description

MODIFICACION ENZIMATICA EN UNA COLUMNA DE LECHO EMPACADO CONTINUAMENTE REGENERADO CAMPO DE LA INVENCIÓN Las reacciones enzimáticas son cada vez más usadas para procesamiento de materiales en una escala industrial. Una etapa comercial importante es el desarrollo de enzimas inmovilizadas, es decir, enzimas que están físicamente unidas a un soporte sólido, ya sea por adsorción o enlaces químicos, para facilitar la separación de la enzima a partir de la solución de reacción. La inmovilización también permite el uso múltiple o repetitivo de las enzimas y a menudo incrementa la estabilidad de las enzimas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se usan varios tipos de reactores junto con enzimas inmovilizadas: reactores de lecho empacado (también referidos como reactores de lecho fijo) , reactores de lecho fluidizado, reactores de lote agitado, reactores de tanque continuamente agitado y reactores de membrana. En producción a gran escala, los reactores de lecho empacado son comúnmente usados para aplicaciones particulares. En tales reactores, la enzima inmovilizada es empacada en una columna o lecho plano mientras el sustrato y corrientes del producto son bombeados en y fuera del reactor, respectivamente. Las ventajas Ref No. 196881 principales de este tipo de reactor son una adaptación fácil a gran escala, gran eficiencia, bajos costos, facilidad de operación y también una superficie intensificada por volumen de unidad comparada con sistemas de reactor de membrana (cotéjese, W.M. Willis and A.G. Marangoni , Enzymatic Interesterification, in: Food Lipids - Chemistry, Nutrition and Biotechnology, editado por C.C. Akoh and D.B. Min, páginas 839-875) . Un tipo de reacción en el cual el uso de enzimas como catalizadores ha llegado a ser cada vez más importante en años recientes en la industria de aceites y grasas es la interesterificación . La interesterificación es el intercambio de grupos acilo entre un éster y un ácido (acidólisis) , un éster y un alcohol (alcoholisis ) o entre dos ásteres ( transesterificación) . Las enzimas capaces de reacciones de interesterificación son lipasas tal como glicerol éster hidrolasas (EC 3.1.1.3). Estas enzimas son predominantemente obtenidas de fuentes bacterianas, de levadura y fúngicas. Estos microorganismos secretan lipasa en su ambiente para digerir materiales lípidos para retención subsecuente. En un ambiente acuoso, las lipasas catalizan la hidrólisis de triacilglicéridos para producir diacilglicéridos , monoacilglicéridos , glicerol y ácido grasos libres. Sin embargo, bajo condiciones limitantes acuosas, la reacción inversa, puede lograrse la síntesis de ésteres. Por lo tanto, la dirección de la reacción puede ser manipulada regulando la actividad acuosa. A concentraciones acuosas muy bajas predomina la síntesis de éster, arriba de un contenido de agua de más de algún porcentaje, la hidrólisis es la reacción dominante, y entre, usualmente a un contenido acuoso de menos del 1% (p/v) , la transesterificación es más efectiva. Owusu-Ansar describió en 1994, el uso de lipasas inmovilizadas en un reactor de tanque agitado para la producción a gran escala de equivalentes de manteca de cacao por interesterificación catalizada por lipasa (en: B.S. Carmail and Y. Kakuda (eds) Technological Advances in Improved and Alternative Sources of Lipids, páginas 360-389). Se ha descrito un proceso de interesterificación de lecho empacado en el documento WO 83/03844, en donde se disuelven triacilglicéridos en un solvente orgánico polar. La lipasa se inmoviliza por precipitación en partículas de diatomita, hidroxiapatito o alúmina. El documento WO 97/01632 se dirige a otro proceso para inmovilización de una enzima, específicamente, una lipasa o una fosfolipasa, para el procesamiento de aceites de triglicérido . Unilever además, describe un proceso de dos etapas para la producción de equivalentes de manteca de cacao y Betapol usando columnas de lecho empacado (P. Quinlan & S. Moore, Inform 4, 580-585 (1993)); A. Rozendaal & A.R. Macrae; in: F.D. Gansdone & F.B. Padlee (eds.) Lipid Technologies and Applications, 1997, páginas 223-263). X. Xu describe procesos adicionales con lipasa inmovilizada, entre estos un reactor de lecho empacado con una capacidad de 10 kg/día (en U.T. Bornscheuer, Enzymes in Lipid Modification, 2000, páginas 190-215) . Los reactores de lecho empacado existentes sufren del problema de una disminución en la relación de conversión en tiempo. Sin embargo, algunas enzimas tales como lipasas son muy estables, su eficacia inevitablemente cae con el tiempo, lo cual resulta en velocidades de reacción bajas y calidad de producción no uniforme. Esto disminuye la calidad que es contrarrestada por la disminución de velocidad de flujo y con ello incrementa el tiempo de residencia de los reactivos en el reactor. Tal reducción en la velocidad de flujo, conduce a una velocidad de salida no uniforme y mientras puede reducir las fluctuaciones en calidad del producto, no puede evitarse completamente. Además, tal proceso a menudo usa un número de reactores en serie discretos lo cual requiere un control de flujo completo para correr y mantener el sistema. La invención actual resuelve estos problemas y los relacionados usando un nuevo tipo de proceso de columna empacada para modificación enzimática de un sustrato.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un proceso para la modificación de un sustrato, el cual comprende, pasar el sustrato a través de una columna de lecho empacado de un volumen específico de enzima inmovilizada con un flujo de sustrato en una dirección y un intercambio periódico de enzima inmovilizada en la dirección opuesta. El sustrato entra a la columna en o cerca de uno de sus extremos (el "extremo de entrada") y el sustrato modificado es descargado en o cerca de su otro extremo (el "extremo de salida") . Una porción del volumen de la enzima modificada es periódicamente removida del extremo de entrada de la columna, mientras una porción equivalente de enzima inmovilizada es periódicamente agregada en el extremo de salida, con ello se crea un flujo de enzima inmovilizada en la dirección opuesta del flujo del sustrato . Cuando, en esta solicitud, se hace referencia a "cerca del extremo de entrada" o "cerca del extremo de salida" el término "cerca", se pretende para implicar que tal material (por ejemplo, sustrato, sustrato modificado, enzima inmovilizada) se carga a o descarga del reactor (a través de una abertura, válvula o similar) dentro de una distancia razonable del extremo, como se determina por la persona experta. Esta puede ser, por ejemplo, 1 a 5%, o 10% de longitud de una columna medida a partir del extremo actual de la columna referenciada . Lo que es más, las expresiones tales como "en el extremo" se deben entender por incluir "en o cerca del extremo" cuando se usan en referencia a la columna, a menos que específicamente se declare de otra forma.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Posteriormente, los términos "sustrato" y "solución de sustrato" son usados con el mismo significado para describir un compuesto líquido o mezcla de compuestos o una solución líquida de un compuesto o de una mezcla de compuestos, los cuales significan que reaccionan en la presencia de la enzima inmovilizada. De esta forma, se produce un compuesto líquido o mezcla de compuestos o una solución líquida de un compuesto o de una mezcla de compuestos, el cual es referido como "producto" o "sustrato modificado", con el mismo significado. La invención se refiere a un proceso para la modificación enzimática de un sustrato pasando el sustrato a través de una columna de lecho empacado de enzima inmovilizada. El sustrato entra a la columna de lecho empacado en o cerca de un extremo de la columna (en adelante referido como el "extremo de entrada") y pasa a través de la columna hacia su otro extremo (en adelante referido como el "extremo de salida"), en donde el sustrato sale en la columna .

Preferiblemente, la columna es una columna vertical con su extremo de entrada en el fondo de la columna y su extremo de salida en la parte superior de la columna. En esta modalidad, el sustrato entrará al primer lecho en o cerca a su porción más baja y deja la columna en o cerca de su porción más alta. Ventajosamente, el sustrato y corrientes de sustrato modificados pueden ser esencialmente continuos. Esto significa que, mientras el sustrato y corrientes del sustrato modificado pueden ser detenidos para permitir el cambio periódico de una porción del volumen de la enzima inmovilizada, no hay necesariamente tiempo de reposo prolongado. Esto distingue el presente proceso de los métodos existentes por los cuales se extienden los periodos de tiempo de reposo, en donde se requieren entre otras cosas, cambiar el volumen completo de enzima inmovilizada. Esto no solamente reduce los costos per se, sino también puede prevenir las fluctuaciones de costos. De conformidad con la presente invención, solamente una porción definida de la enzima inmovilizada es periódicamente removida de la columna. Esto se puede lograr, por medio de ilustración solamente, con el siguiente procedimiento. El flujo continuo de sustrato es detenido. Se abre una válvula de descarga en el extremo de entrada y una porción definida de la suspensión que contiene material enzimático inmovilizado del extremo inferior de la columna es liberada. Después que una cantidad definida de esta suspensión es descargada, la válvula de descarga es cerrada y se abre una válvula de alimentación en el extremo de salida, o en una tubería de alimentación hacia el extremo de salida del reactor, de esta forma se permite el ingreso de una suspensión fresca de material enzimático inmovilizado en la columna del recipiente de suministro. La suspensión de la enzima inmovilizada puede ser formada agregando una cantidad definida del sustrato modificado en el recipiente de suministro. Si es necesario, para intensificar el mezclado y para mejorar la humedad de los poros de la enzima inmovilizada, el recipiente puede ser equipado con un dispositivo de agitación y/o puede ser operado bajo vacío. Cuando una carga fresca de enzima es agregada al reactor, el recipiente de suministro puede ser des-aireado y la suspensión, o una porción de la misma, vaciada en la columna. La válvula de alimentación es después cerrada permitiendo a la suspensión fresca asentarse en el extremo del lecho empacado. Finalmente, las válvulas que regulan el sustrato y las corrientes del producto son reabiertas . El reactor puede ser operado bajo vacío. Preferiblemente, sin embargo, será operado bajo una cierta presión ("presión designada"). La presión designada debe ser elegida para permitir una máxima caída de presión sobre la longitud de la columna. La caída de presión dependerá de las características de las partículas de enzima inmovilizada (por ejemplo, distribución de tamaño de partícula) , la velocidad de flujo del sustrato y la longitud del lecho. Por medio del ejemplo solamente, una presión designada adecuada en un lecho de enzima relativamente alto y con una velocidad de flujo del sustrato relativamente alta puede ser de aproximadamente 10 Bar. Con una longitud de lecho más baja, y velocidad de flujo más lenta, tal valor podría ser cercano a 6 Bar. La presión designada apropiada para cualquier reactor proporcionado será fácilmente determinada por una persona experta. Para asegurar que la presión designada no exceda la presión alimentada, las bombas de alimentación no tienen una capacidad arriba de la presión designada. Y sobre todo, las entradas del reactor deben ser equipadas con válvulas sin regreso, válvulas de abrir/cerrar y dispositivos de control de velocidad de flujo. Idealmente, la descarga de la enzima consumida y adición de enzima fresca puede ocurrir concurrentemente o sustancialmente concurrentemente. Por esto, significa que la descarga y adición serán realizadas durante el mismo tiempo de reposo. También se prefiere que sustancialmente la misma cantidad de material enzimático sea descargada conforme sea agregada, con esto se asegura que el reactor mantenga sus características de lecho empacado. A excepción que ambas reglas puedan ocurrir, por ejemplo, después del encendido inicial del reactor debe haber una cierta cantidad de compactación en la columna. Puede realmente ser necesario en esta situación, agregar una suspensión más pequeña que es descargada o aún agregar suspensión sin alguna descarga. Repitiendo este cambio de una porción del material de lecho, se garantiza un flujo gradual de la enzima inmovilizada de la parte superior del fondo de la columna. En consecuencia, la solución de sustrato primero llegará a estar en contacto con el material enzimático agotado y finalmente con la enzima más fresca. Ventajosamente, el cambio periódico de una porción de la enzima inmovilizada puede ser principalmente automatizado, de esta forma limitando la participación del operador, reduciendo costos asociados, y restringiendo la probabilidad de algún mal funcionamiento. Este sistema puede ser comparado con múltiples reactores básicos pequeños separados en serie. En comparación a tales series, la complejidad de la presente invención es muy reducida, particularmente el número de válvulas de entrada y salida. Sin embargo, la solución procesada no tendrá que ser transportada entre los múltiples reactores. Esto es particularmente importante cuando el sustrato y/o solución del producto tiene que ser mantenido a una cierta temperatura o cuando tiene una alta viscosidad. Además, un sistema de reactores pequeños requiere que uno o más de los reactores sean periódicamente sacados de servicio mientras la enzima agotada se remueve y se agrega enzima fresca. Esta es una operación manual intensiva y durante este tiempo la eficiencia del sistema completo es muy reducida. Por lo tanto, el capital total y costos de operación para tal sistema no son óptimos. Lo que es más, el sistema de la presente invención permitirá una gradación casi infinita de actividad enzimática a partir de la enzima fresca a la enzima agotada. Esto puede no ser logrado, aún con un número mayor de reactores separados . El proceso de la invención permite una velocidad de flujo esencialmente continua ya que básicamente en todo el sustrato se encuentra la misma cantidad de actividad enzimática durante su paso a través del reactor. Como la actividad de la enzima inmovilizada varía con la edad y uso, el contacto uniforme del sustrato con la enzima en varias etapas de actividad es decisivo para asegurar una calidad de producto más constante. Por lo tanto, se puede aplicar una velocidad de flujo constante. La frecuencia con la cual el material enzimático es reemplazado dependerá, entre otras cosas, en la velocidad de disminución de actividad de la enzima durante un tiempo y el tiempo de residencia deseado de la solución de sustrato en el lecho de enzima empacada. El volumen de material enzimático cambiado y la longitud de los intervalos entre estos cambios pueden fácilmente ser adaptados a las necesidades del proceso y/o sustrato. Además, puede existir una relación entre la frecuencia con la cual la enzima es refrescada y el volumen de la enzima que es refrescada. Con todas las otras variables del proceso que permanecen constantes, una cantidad pequeña de enzima puede ser frecuentemente refrescada o una cantidad más grande de enzima refrescada menos frecuente. Preferiblemente, un porcentaje fijado del volumen de columna completa será refrescado en una base diaria. Idealmente, el porcentaje será menos de 35% del volumen total de enzima inmovilizada. Preferiblemente, será menos del 25%, más preferiblemente menos del 10%, aún más preferiblemente menos del 5%. De conformidad a una posible modalidad, entre aproximadamente 0.3% y aproximadamente 3% del volumen total de enzima inmovilizada serán refrescados en una base diaria. Después de pasar a través de la columna de lecho empacado de la enzima inmovilizada, se alcanzará una conversión suficiente del sustrato. En la parte superior de la columna, la salida del producto puede ser facilitada por tamices de filtro de forma cilindrica pequeños. Esto regula el flujo de salida del producto mientras el material enzimático inmovilizado es mantenido dentro del reactor. Existe dos tipos de tamices: tamices de abertura y tamices estándares. Mientras se usan los tamices estándares para el flujo de salida actual del producto, los tamices de abertura están más arriba en la columna para facilitar el flujo de aire o gas durante el drenado y rellenado. Las bombas que regulan la entrada y salida de las suspensiones del material enzimático deben ser diseñadas para que no se separe la enzima inmovilizada, creando una tarifa adicional. Esto ayudará incluso a un flujo y previene a los finos de pasar dispositivos de filtrado subsecuentes. La enzima descargada será una suspensión de enzima inmovilizada usada (o "agotada") y solución de sustrato. Esta suspensión puede ser separada y la solución de sustrato puede ser reintroducida en el tanque, el cual proporciona la entrada de sustrato a la columna de reacción. Puede ser dispuesta la enzima usada. Preferiblemente, sin embargo, será procesada para uso adicional . La enzima removida de la columna puede efectivamente ser sometida a reciclaje. Por ejemplo, en algunos casos la enzima removida de la columna todavía tiene algo de actividad residual, a la cual se puede tener acceso si el material inmovilizado es roto en pequeñas partículas, con ello, revelando los sitios activos de la enzima que no fueron previamente en todo o solamente de manera restringida accesibles al sustrato (esto se conoce como "reactivación"). Alternativamente, la enzima puede ser regenerada y reutilizada. De esta forma, en una modalidad preferida del proceso de conformidad con la invención, el material enzimático descargado de la columna es regenerado o reactivado y reutilizado, por ejemplo, para pretratar el sustrato antes de entrar a la columna o siendo agregado al tanque el cual suministra la entrada de la enzima inmovilizada. Puede también ser reutilizada en otros sistemas similares a modificación de lote. El proceso de la presente invención puede ser operado en una columna única o pasando el sustrato a través de dos o más columnas de enzimas inmovilizadas dispuestas en paralelo. El término "enzima inmovilizada" toma su significado normal en la técnica, es decir, aquella de una enzima la cual está físicamente unida a un soporte sólido. Soportes preferidos incluyen soportes de sílice y resina. La enzima inmovilizada puede estar presente en la forma de gránulos, partículas aglomeradas o cualquier otra forma considerada adecuada por una persona experta. La elección de la enzima será por supuesto, dependiendo del tipo de reacción a llevarse a cabo, es decir, en la naturaleza del sustrato y su modificación deseada. Puede ser cualquier oxidoreductasa, transferasa, hidrolasa, lipasa, isomerasa o ligasa disponible en la técnica. Por medio de ilustración, las hidrolasas adecuadas pueden incluir hidrolasas de éster carboxílico (EC-3.1.1) tales como carboxiesterasas , triacilglicerol lipasas, fosfolipasa A2 , esterol esterasas, acilglicerol lipasas, fosfolipasa Al e cero-éster hidrolasas; y diéster fosfórico hidrolasas (EC-3.1.4) tales como fosfolipasa C y fosfolipasa D. Estas enzimas pueden ser usadas, por ejemplo, para catalizar hidrólisis, alcohólisis o la correspondiente conversión inversa (condensación) . Otras enzimas adecuadas serán conocidas por la persona experta dependiendo de la modificación especifica a ser realizada. El sustrato será cualquier material o sustancia capaz de ser actuado por una enzima. Puede incluir, por ejemplo, uno o más lipidos, una o más proteínas, uno o más carbohidratos o una mezcla de los mismos. El término "lípido" como se usa en este documento, se refiere no solamente a aceites crudos o procesados y fracciones del mismo, sino también a triacilglicéridos , diacilglicéridos , monoacilglicéridos , fosfolípidos , ácidos grasos libres, ésteres de ácido graso y mezclas de los mismos. El término "proteína" puede referirse, entre otros, tanto a polipéptidos complejos como simples, ya sea en su estado plegado o desnaturalizado, a secuencias de péptido corto y a aminoácidos únicos. El término "carbohidrato" se refiere, por ejemplo, a unidades de monosacárido único, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos tales como almidón, celulosa y etc. El sustrato puede ser mezclado con otros reactivos (tal como un alcohol o agua) , o con un solvente si es necesario. Sí se desea, el sustrato puede ser refinado antes de entrar a la columna. Refinación se refiere a la eliminación de impurezas tales como residuos y derivados, y puede contribuir a prolongar la vida de las enzimas inmovilizadas . Como se indicó anteriormente, el proceso de la presente invención puede ser usado para realizar cualquier tipo de reacción enzimática. No obstante, ahora serán descritas un número de posibles modalidades en detalle adicional por medio de ilustración. Esto no debe ser interpretado en cualquier modo, como limitante del alcance de la invención. Mejor dicho, sus enseñanzas deben ser entendidas, cuando sea apropiado, para aplicar la invención como un todo .

Interesterificación Esta modalidad se refiere a la interesterificación de aceites. La interesterificación cambia el perfil acil-glicerol del aceite o mezclas de aceite, de esta forma modifica sus propiedades físicas. De conformidad con esta modalidad, la enzima de elección es una lipasa. Será idealmente inmovilizada en un soporte de sílice. Una enzima inmovilizada adecuada es la lipasa Lypozyme TL IM de Novozymes.

El sustrato, el cual puede ser usado en un estado refinado o no refinado, dependiendo de los requerimientos, típicamente comprenderá un acilglicérido tal como un triacilglicérido, un diacilglicérido, un monoacilglicérido o una mezcla de dos o más de los mismos. Puede ser derivado de una fuente de planta, animal, pez, alga o de célula única. Preferiblemente, será derivado de una fuente de planta. Sustratos adecuados por lo tanto, incluirán pero no se limitarán a, aceite de palma kernel, aceite de palma, aceite de coco, aceite de oliva, aceite de semilla de colza, aceite de cañóla, aceite de semilla de lino, aceite de cacahuate, aceite de soya, aceite de semilla de algodón, aceite de semilla de girasol, aceite de semilla de calabaza, aceite de maíz, aceite de ricino, aceite de nuez y mezclas de dos o más de los mismos. El sustrato puede incluir aceites completos y/o fracciones de aceites tal como estearinas u oleínas. De conformidad con una modalidad, el sustrato comprenderá estearina de palma, aceite de coco, aceite de palma kernel o una mezcla de dos o más de los mismos. Preferiblemente, el sustrato comprenderá una mezcla de estearina de palma más aceite de coco o una mezcla de estearina de palma más aceite de palma kernel. Aún más preferiblemente, la mezcla incluirá 50-80% en peso de estearina de palma y 50-20% en peso de aceite de coco y/o aceite de palma kernel, en base al peso total del sustrato.

Idealmente, la mezcla incluirá 65-75% en peso de estearina de palma y 35-25% en peso de aceite de coco o 60-70% en peso de estearina de palma y 40-30% en peso de aceite de palma kernel . De conformidad a una modalidad más preferida, el sustrato de la presente invención consistirá de una mezcla. El sustrato puede ser bombeado a través de una o más columnas presentadas en paralelo con la enzima inmovilizada. El sustrato y material enzimático inmovilizado pueden fluir en direcciones opuestas con la entrada de aceite en o cerca del fondo de la columna y el material enzimático fresco se agregará en o cerca de la parte superior. Periódicamente, una parte de la enzima inmovilizada será intercambiada con material enzimático fresco. Por lo tanto, la enzima en la columna puede tener un perfil de calidad casi constante. La enzima inmovilizada en la parte superior de la columna será más fresca con actividad casi completa y la enzima inmovilizada cercana al fondo de la columna será casi agotada de actividad. Por lo tanto, existirá una gradación de actividad a lo largo ' de la longitud de la columna. La reacción de interesterificación debe ser realizada a una temperatura definida. Esta temperatura será elegida con un número de factores en mente: como la mayoría de los aceites y grasas interesterificados producidos de conformidad con este proceso se planean para productos nutricionales , el proceso preferiblemente estará libre de solventes orgánicos. Como tal, el proceso debe ser realizado a una temperatura la cual garantiza que los aceites /grasas permanezcan en un estado líquido; - la temperatura debe ser suficientemente alta para permitir una velocidad de reacción elevada, a su vez, permitirá tiempos de residencia cortos; - la temperatura debe ser suficientemente baja para no afectar la estabilidad y actividad de la enzima. Lipasas microbianas son muy termoestables y se encontró la inmovilización por mejorar adicionalmente la estabilidad de estas enzimas, así que las temperaturas óptimas para muchas lipasas varían de 30°C a 62°C (W. . Willis and A.G. arangoni, in Enzymatic Interesterification, Food Lipids -Chemistry, Nutrition, and Biotechnology , editado por C.C. Akoh and D.B. Min) . Algunas lipasas aún permiten temperaturas de 60°C a 75°C (WO 97/01632) . El desarrollo enzimático futuro puede incluir aún variedades más resistentes a temperaturas, por ejemplo, resistente a 80°C, 90°C, 100°C o superior. A estas temperaturas, muchos triacilglicéridos , aún los mismos completamente saturados, estarán en un estado líquido. Tomando en cuenta estos factores, la persona experta será capaz de determinar la temperatura de reacción ideal . Por medio de ejemplo, la interesterificación de estearina de palma con aceite de coco por Lypozyme TL IM (Novozymes) preferiblemente será realizada a aproximadamente 70°C. Después de calentar los aceites a la temperatura y mezclado deseado, si es necesario, son dirigidos a la válvula de entrada en o cera del extremo de entrada del reactor. El reactor preferiblemente, será diseñado para operar bajo vacío y hasta una presión adecuada. La enzima fresca inmovilizada es suministrada en la parte superior de la columna a intervalos regulares. Una cantidad definida de aceite de producto interesterificado puede ser bombeada en el recipiente de suministro y mezclada con la enzima inmovilizada para producir una suspensión de flujo libre. Para mejorar el mezclado y mejorar la humedad de los poros de la enzima inmovilizada, se puede aplicar un vacío al recipiente. Venta osamente, el recipiente será chorreado con nitrógeno para prevenir la oxidación del aceite . Cuando una carga fresca de la enzima es agregada a la columna, el recipiente de suministro es des-aireado, si es aplicable, y la suspensión o una porción de la misma vaciada en el reactor. Si se requiere, el recipiente y tuberías pueden ser chorreados con un cierto volumen de aceite de producto para asegurar el vaciado completo del recipiente. Preferiblemente, el recipiente de suministro será situado arriba del reactor para facilitar la carga de enzima. El proceso de esta modalidad será preferiblemente esencialmente continuo. El tiempo de reposo solamente será algunos momentos que toma para intercambiar una porción de la enzima a partir de la columna. Este tiempo de reposo es solamente una fracción muy pequeña del tiempo de corrida total del proceso.

Alcohólisis A menos que se declare de otro modo, los detalles de esta modalidad son los mismos como para la reacción de interesterificación descrita anteriormente. El sustrato será una mezcla adecuadamente agitada de uno o más aceites y uno o más alcoholes. Los alcoholes adecuados incluyen pero no se limitan a, metanol, etanol, glicerol, monopropilenglicol , etilenglicol , butandiol, eritritol, pentaeritritol , sorbitol, esteróles, estañóles, tocoferóles, polifenoles, ésteres de tales alcoholes y mezclas de dos o más de los mismos. La enzima inmovilizada será preferiblemente lipasa. La reacción preferiblemente se llevará a cabo a 50-70SC. Después de ser colectados en la salida del reactor, los productos (ésteres de ácido graso y glicerol), pueden ser aislados. El aislamiento puede ser realizado por enfriamiento a una temperatura en donde ocurre la separación de fase, seguido por aislamiento de la fase de éster de ácido graso y una etapa de secado. El alcohol puede ser recuperado por evaporación directamente de la mezcla o después de aislar los ésteres de ácido graso.

Glicerólisis La glicerólisis es un tipo específico de alcohólisis, como se describe anteriormente. El sustrato es una mezcla de uno o más aceites y glicerol. La enzima es una enzima inmovilizada en un portador el cual es inerte contra glicerol . El sustrato es preparado mezclando o disolviendo glicerol en el (los) aceite (s) a temperatura de reacción o ligeramente arriba. La cantidad de glicerol mezclado con el aceite puede ser incrementada agregando un emulsificador . Dependiendo de la relación de glicerol a aceite, la enzima más cercana al extremo de salida del reactor, actuará tanto como un purificador de sustrato como para ajustar la concentración de equilibrio de glicerol en el sustrato. La reacción preferiblemente se llevará a cabo a 50-702C. El producto recuperado después de la modificación, dependerá de la relación de glicerol a aceite del sustrato .

Hidrólisis En esta modalidad -la cual sigue a la modalidad de interesterificación descrita anteriormente a menos que se indique lo contrario- el sustrato es una solución de lecitina o lecitina bom eable. Una solución de lecitina se puede obtener mezclando lecitina con un solvente tal como hexano y agua . La enzima será una lipasa o fosfolipasa. Dependiendo de la enzima, se obtendrán productos diferentes. De este modo, si se usa una lipasa, el producto será una mezcla de fosfolipidos y mono y/o diglicéridos . Usando fosfolipasa A o B, a una temperatura de reacción preferida de 20-70sC, conducirá a la producción de lisofosfol pidos . Usando fosfolipasa C, a una temperatura de reacción preferida de 20-502C, conducirá a la producción de di y/o tri-glicéridos. Usando fosfolipasa D, a una temperatura de reacción preferida de 20-70aC, conducirá a la producción de ácido fosfatídico. Si es necesario, puede ser usada una mezcla de enzimas diferentes para obtener el producto deseado. Después de la conversión, las mezclas de producto pueden ser usadas como tales o después de etapas de purificación adicionales (por ejemplo, lavado, secado, evaporación, fraccionación, etc.).

Isomerización Otra posible reacción la cual podría ser realizada de conformidad con el proceso de la presente invención, es isomerización. Un ejemplo típico de isomerización es la conversión de glucosa a fructuosa. De este modo, de conformidad con una modalidad, el sustrato preferiblemente será glucosa (o un jarabe de glucosa) y la enzima inmovilizada será preferiblemente una glucosa isomerasa (EC 5.3.1.5). La reacción debe ser idealmente llevada a cabo entre 55-75 aC. El producto será un jarabe que contiene tanto glucosa como fructuosa. Si se desea, el contenido de fructuosa puede ser además incrementado por purificación o por división de la glucosa y fructuosa en productos separados .

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 Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Proceso para la modificación de un sustrato, que comprende pasar el sustrato a través de una columna de lecho empacado de un volumen especifico de enzima inmovilizada, caracterizado porque: a) el sustrato entra a la columna en o cerca de un extremo de la columna (el "extremo de entrada") y el sustrato modificado sale en o cerca del extremo opuesto de la columna (el "extremo de salida"), b) una porción del volumen de la enzima modificada es periódicamente removida en o cerca del extremo de entrada de la columna, y a) una porción de enzima inmovilizada es periódicamente agregada en o cerca del extremo de salida de la columna.

2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la columna es sustancialmente vertical con su extremo de entrada en o cerca del fondo de la columna y su extremo de salida en o cerca de la parte superior de la columna.

3. Proceso de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizado porque es esencialmente un proceso continuo.

4. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la porción de la enzima inmovilizada la cual es removida de la columna, es menos de 35% del volumen total.

5. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la porción de enzima inmovilizada la cual es removida de la columna, es sustancialmente equivalente en volumen a la porción de la enzima inmovilizada la cual es agregada.

6. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las etapas de remover la enzima inmovilizada de y de agregar enzima inmovilizada a la columna, ocurren sustancialmente de manera concurrente .

7. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la porción removida de enzima inmovilizada es usada para pre-tratar el sustrato antes de que entre a la columna.

8. Proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la porción removida de la enzima inmovilizada es regenerada o reactivada antes de ser usada para pre-tratar el sustrato.

9. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la modificación es una condensación o incluye etapas de condensación .

10. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la modificación es una interesterificación .

11. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la modificación es una isomerización .

12. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la enzima es una hidrolasa.

13. Proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la enzima es una lipasa o una enzima que modifica la lipasa y el sustrato comprende uno o más aceites crudos, uno o más aceites procesados o una mezcla de los mismos.

14. Proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el sustrato comprende uno o más triacilglicéridos , diacilglicéridos , monoacilglicéridos , fosfolipidos , ácidos grasos libres, ásteres de ácidos grasos o mezclas de dos o más de los mismos.

15. Proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sustrato además comprende un alcohol .

16. Proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el alcohol se selecciona de: metanol, etanol, glicerol, monopropilenglicol , etilenglicol , butandiol, eritritol, pentaeritritol , sorbitol, esteróles, esta óles, tocoferóles, polifenoles, ésteres de tales alcoholes y mezclas de dos o más de los mismos.

17. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14-16, caracterizado porque el sustrato además comprende agua .

18. Proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el sustrato comprende uno o más aceites a base de planta o fracciones de aceite a base de planta .

19. Proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el sustrato comprende estearina de palma, aceite de coco, aceite de palma kernel o una mezcla de dos o más de los mismos.

20. Proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el sustrato comprende 50% hasta 80% en peso de estearina de palma y 50% hasta 20% en peso de aceite de coco.

21. Proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sustrato comprende 65% hasta 75% en peso de estearina de palma y 35% hasta 25% en peso de aceite de coco.

22. Proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el sustrato comprende 50% hasta 80% en peso de estearina de palma y 50% hasta 20% en peso de aceite de palma kernel.

23. Proceso de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el sustrato comprende 60% hasta 70% en peso de estearina de palma y 40% hasta 30% en peso de aceite de palma kernel.