معدات استخلاص القنب – مزايا المعالجة بالموجات فوق الصوتية
تتمتع معدات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بمزايا عديدة تجعلها طريقة الاستخلاص المتفوقة للقنب الصناعي والماريجوانا. وعلى الرغم من إمكانية استخلاص المركبات النشطة بيولوجيًا، مثل THC وCBD، من القنب باستخدام تقنيات مختلفة، فإن المعالجة بالموجات فوق الصوتية توفر مزايا كثيرة. وبفضل مردودها المرتفع، ومستخلصاتها العالية الجودة، وسرعة العملية، وانخفاض تكاليف الاستثمار والتشغيل، وسهولة التشغيل وأمانه، يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية الطريقة المفضلة لعمليات الاستخلاص في إنتاج مستخلصات القنب على النطاق الصغير وكذلك على النطاق الصناعي.
مزايا استخلاص القنب بالموجات فوق الصوتية
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية ذات المسبار هي نوع من معدات الاستخلاص يستخدم الموجات فوق الصوتية لتفكيك المواد النباتية واستخلاص المركبات المطلوبة. وقد ثبت تفوق هذه الطريقة على طرق الاستخلاص التقليدية في استخلاص القنب لعدة أسباب:
- الكفاءة: يمكن للمسابير فوق الصوتية استخلاص نسبة أعلى من المركبات المستهدفة من المواد النباتية مقارنة بطرق الاستخلاص التقليدية، مثل الاستخلاص بالمذيبات أو التقطير بالبخار. ويرجع ذلك إلى أن المسابير فوق الصوتية تستخدم موجات صوتية عالية التردد لتفكيك المواد النباتية على المستوى الخلوي، مما يسهل استخلاص المركبات المطلوبة.
- الاستخلاص السريع: يمكن للمسابير فوق الصوتية استخلاص المركبات المستهدفة من المواد النباتية خلال دقائق، بينما قد تستغرق طرق الاستخلاص التقليدية ساعات أو حتى أيامًا. وهذا يعني أن المسابير فوق الصوتية تستطيع معالجة كمية أكبر من المواد في وقت أقل، مما يجعلها طريقة استخلاص أكثر كفاءة.
- الطيف الكامل: تستخلص أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية ذات المسبار المجموعة الكاملة من المركبات النشطة بيولوجيًا. ويتيح ذلك إنتاج مستخلصات كاملة الطيف باستخدام المسابير فوق الصوتية، وهي مستخلصات معروفة بتأثير التآزر بين مكوناتها، الذي قد يكون مهمًا للأغراض الطبية أو البحثية.
- السلامة: تُعد المسابير فوق الصوتية طريقة استخلاص أكثر أمانًا مقارنة بالطرق التقليدية، مثل الاستخلاص بالمذيبات الذي قد يتضمن استخدام مذيبات قابلة للاشتعال وربما سامة، أو أجهزة الاستخلاص باستخدام CO2 فوق الحرج التي تعمل تحت ضغوط مرتفعة. وتتوافق الموجات فوق الصوتية مع أي نوع من المذيبات، بما في ذلك الماء والإيثانول المائي، مما يجعلها طريقة استخلاص أكثر أمانًا وأكثر مراعاة للبيئة.
باختصار، يتمتع استخلاص القنب باستخدام المسابير فوق الصوتية بعدة مزايا مقارنة بطرق الاستخلاص التقليدية، تشمل كفاءة أعلى وسرعة وانتقائية وأمانًا أكبر.
جهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2kW) للإنتاج الصناعي لمستخلصات القنب العضوية والطبيعية بالكامل.
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية مقارنة بجهاز الاستخلاص باستخدام CO2 لاستخلاص القنب
يُعد الاستخلاص باستخدام CO2 فوق الحرج طريقة تقليدية لإنتاج مستخلصات القنب. ولكن بسبب ارتفاع التكاليف، ومشكلات السلامة، وتعقيد التشغيل، حلت أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية محل العديد من أجهزة الاستخلاص باستخدام CO2 المركبة. اقرأ فيما يلي المزايا التي تجعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية تتفوق على الاستخلاص باستخدام CO2 فوق الحرج.
- المردود: ثبت أن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية يحقق مردودًا أعلى من المركبات المطلوبة مقارنة بالاستخلاص باستخدام CO2. ويرجع ذلك إلى أن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية يستطيع تفكيك المواد النباتية على المستوى الخلوي، مما يتيح استخلاص المركبات المستهدفة بكفاءة أعلى.
- السرعة: يمكن إتمام الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية خلال دقائق، بينما قد يستغرق الاستخلاص باستخدام CO2 عدة ساعات. وهذا يعني أن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طريقة أسرع ويمكنه معالجة أحجام أكبر من المواد في وقت أقل.
- الانتقائية: ينتج الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مستخلصات واسعة الطيف تحتوي على مجموعة واسعة من المركبات النشطة بيولوجيًا. وتُقدَّر المستخلصات واسعة الطيف لما يُسمى تأثير التآزر بين مكوناتها، حيث تدعم المواد تأثيراتها المحددة وتعززها بصورة تآزرية. وهذا يجعل الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية خيارًا ممتازًا للمستخلصات العلاجية وكذلك للأغراض البحثية.
- كفاءة الطاقة: يستهلك الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طاقة أقل من الاستخلاص باستخدام CO2، مما يجعله خيارًا أكثر مراعاة للبيئة.
- تكلفة المعدات: تكون معدات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عادة أقل تكلفة من معدات الاستخلاص باستخدام CO2، مما قد يجعلها خيارًا أكثر إتاحة للمنتجين على النطاق الصغير.
- السلامة: يمكن إجراء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية دون استخدام مذيبات قابلة للاشتعال أو سامة. ويُعد الماء أو الإيثانول المائي أكثر المذيبات استخدامًا لاستخلاص القنب. وفي المقابل، يتطلب الاستخلاص باستخدام CO2 استخدام CO2 تحت ضغط مرتفع. وترتبط هذه الضغوط المرتفعة بخطر تسرب CO2 أو تعطل المعدات، وما يصاحب ذلك من مخاطر الضغط المرتفع. ولذلك، يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طريقة أكثر أمانًا لكل من المشغلين والبيئة.
استخلاص القنب بالموجات فوق الصوتية – مبدأ عمل الموجات فوق الصوتية في الاستخلاص
يعتمد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على مبدأ التجويف الصوتي. ويؤدي تطبيق موجات فوق صوتية عالية القدرة على السوائل والمعلقات إلى تجويف شديد وقوى قص قوية. وفي معلق يحتوي على الأوراق والبراعم والأزهار والسيقان وأجزاء نباتية أخرى، تُفكَّك الخلايا النباتية بفعل قوى القص فوق الصوتية، وتُطلَق المركبات النشطة بيولوجيًا، مثل الكانابيديول (CBD) ورباعي هيدروكانابينول (THC). وقد ترسخ الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بوصفه تقنية عالية الكفاءة وموثوقة لعزل المركبات النباتية النشطة بيولوجيًا. ولا سيما في إنتاج زيوت القنب العالية الجودة، أثبتت المعالجة بالموجات فوق الصوتية جدارتها بفضل مردودها المرتفع (إنتاج كمية أكبر من المستخلص)، وجودتها الممتازة (الطيف الكامل)، وقِصر زمن المعالجة. ويُعد تطبيق الموجات فوق الصوتية معالجة ميكانيكية غير سامة وآمنة ومراعية للبيئة.
استخلاص القنب بالموجات فوق الصوتية على دفعات بحجم 120L باستخدام UIP2000hdT وجهاز تقليب
- مردود أعلى
- جودة عالية
- دون تحلل حراري
- استخلاص سريع
- تشغيل بسيط وآمن
- استخلاص مراعي للبيئة
لمحة سريعة – مزايا أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من Hielscher
الكفاءة
- مردود أعلى
- عملية استخلاص سريعة – خلال دقائق
- مستخلصات عالية الجودة – استخلاص لطيف وغير حراري
- مذيبات مراعية للبيئة (الماء، والإيثانول، والغليسرين، والزيوت النباتية، وغيرها)
البساطة
- التوصيل والتشغيل – الإعداد والتشغيل خلال دقائق
- معدل معالجة مرتفع – لإنتاج المستخلصات على نطاق واسع
- تشغيل على دفعات أو تشغيل مستمر ضمن خط الإنتاج
- تركيب وبدء تشغيل بسيطان
- قابلة للحمل / النقل – وحدات محمولة أو مركبة على عجلات
- توسيع النطاق بصورة خطية – إضافة نظام آخر بالموجات فوق الصوتية على التوازي لزيادة القدرة
- المراقبة والتحكم عن بُعد – عبر حاسوب شخصي أو هاتف ذكي أو جهاز لوحي
- لا تتطلب العملية إشرافًا – الإعداد والتشغيل
- أداء عالٍ – مصممة للإنتاج المستمر على مدار 24/7
- متانة ومتطلبات صيانة منخفضة
- جودة عالية – صُممت وصُنعت في ألمانيا
- تحميل وتفريغ سريعان بين الدفعات
- سهلة التنظيف
السلامة
- تشغيل بسيط وآمن
- استخلاص دون مذيبات أو باستخدام المذيبات (الماء، والإيثانول، والزيوت النباتية، والغليسرين، وغيرها)
- دون ضغوط ودرجات حرارة مرتفعة
- تتوفر أنظمة مقاومة للانفجار معتمدة وفق ATEX
- سهلة التحكم (بما في ذلك التحكم عن بُعد)
UP400St لاستخلاص المواد النباتية، مثل القنب، بالموجات فوق الصوتية في دفعة بحجم 8L
معدات الموجات فوق الصوتية لاستخلاص القنب
Hielscher Ultrasonic شريكك الموثوق عندما يتعلق الأمر بمعدات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية العالية الأداء لاستخلاص القنب وغيره من المواد النباتية. وبفضل عدد لا يُحصى من التركيبات حول العالم، تحظى أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بتقدير واسع لمعدل استخلاصها المرتفع وموثوقيتها ومتانتها.
بدءًا من أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية الصغيرة والمدمجة التي توضع على طاولة العمل، مثل UP400St (400W)، وصولًا إلى UIP16000hdT، الأقوى عالميًا، تغطي Hielscher المجموعة الكاملة من معدات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. ويتيح لنا ذلك توصيتك بجهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية الأكثر ملاءمة لمتطلبات عمليتك.
التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صُنعت في ألمانيا
تشتهر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بأعلى معايير الجودة والتصميم. وتتيح المتانة وسهولة التشغيل دمج أجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بسلاسة في المنشآت الصناعية. وتتعامل أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات المتطلبة.
Hielscher Ultrasonics شركة حاصلة على اعتماد ISO، وتولي اهتمامًا خاصًا بأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية العالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. وبالطبع، تتوافق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مع CE وتلبي متطلبات UL وCSA وRoHs.
يقدم لك الجدول أدناه مؤشرًا على القدرة التقريبية للمعالجة في أجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | – | UP100H |
| 10 إلى 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0.5–150L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 إلى 300L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| – | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
حقائق جديرة بالمعرفة
نظرة عامة ومقارنة بين أكثر طرق استخلاص القنب شيوعًا
الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية
المنتج: ينتج الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مستخلصًا عالي الجودة كامل الطيف. ويُنقَّى المستخلص الخام بالترشيح والتقطير و/أو إزالة الشموع بالتبريد.
تكلفة المعدات: تبدأ من نحو US$5,000 وتصل إلى عدة مئات من الآلاف من الدولارات الأمريكية (US$100,000)، بحسب القدرة والتكوين
الإعداد: تشغيل على دفعات/في براميل أو تشغيل مستمر ضمن خط الإنتاج
المهارات التقنية: سهل وآمن في التعامل والتشغيل
المذيب: يمكن استخدام جميع أنواع المذيبات، مثل الماء، ومزيج الماء والكحول، وكحول الأيزوبروبيل، والهكسان، والإيثانول، والميثانول، والبيوتان، والزيوت النباتية (زيت الزيتون وزيت جوز الهند)، والغليسرين، وغيرها.
المركبات المستهدفة: الطيف الكامل (جميع مركبات الكانابينويد والتربينات المتاحة)
المزايا الرئيسية: مردود مرتفع، وسهولة التشغيل، وانخفاض التكلفة، وسهولة توسيع النطاق إلى الإنتاج الصناعي
الاستخلاص بالمذيبات (الكحول، الإيثانول)
المنتج: عادةً مستخلص خام يتطلب مزيدًا من التنقية، مثل إزالة الشموع بالتبريد أو الترشيح. وعادةً ما يُنقَّى مستخلص الإيثانول بصورة إضافية بالتقطير بعد إزالة الشموع بالتبريد والترشيح.
تكلفة المعدات: بين $5,000 والملايين، بحسب الحجم أو الإمكانات أو قدرات الأتمتة.
المهارات التقنية: تدريب في أساسيات الكيمياء/مستوى مهارة متوسط.
المركبات المستهدفة: جميع مركبات الكانابينويد المتاحة، ويحتوي المستخلص الناتج على كميات منخفضة من التربينات الأحادية.
CO2 – الاستخلاص باستخدامه
المنتج: مستخلص خام يتطلب مزيدًا من التنقية، مثل إزالة الشموع بالتبريد أو الترشيح
تكلفة المعدات: بين $100,000 وملايين من USD، بحسب الحجم أو الإمكانات أو الأتمتة
المهارات التقنية: تدريب على التعامل مع CO2 السائل (نظام تحت ضغط مرتفع – السلامة)
المركبات المستهدفة: مركبات الكانابينويد مع كميات منخفضة فقط من التربينات الأحادية
الاستخلاص بالهيدروكربونات
المنتج: مستخلص شاتر، أو بَدر، أو شمع، أو HTFSE، أو HCFSE، أو مستخلص خام للتقطير، أو تربينات تُضاف إلى ناتج التقطير
تكلفة المعدات: $5,000 إلى $100,000، بحسب الحجم والإمكانات
المهارات التقنية: تدريب في الكيمياء والسلامة (استخدام السوائل القابلة للاشتعال والبيوتان السائل)
المركبات المستهدفة: جميع مركبات الكانابينويد
تطبيق الموجات فوق الصوتية للاستخلاص
عند تطبيق موجات فوق صوتية عالية الأداء على الأنظمة السائلة (بما في ذلك المعلقات والمعاجين اللزجة)، يتولد التجويف الصوتي. ويصف التجويف الصوتي ظاهرة تكوّن فقاعات التجويف ونموها وانهيارها الداخلي في النهاية. وأثناء انتشار الموجات فوق الصوتية، تتذبذب فقاعات الفراغ وتنمو وتنهار عند النقطة التي لا تستطيع فيها الفقاعة امتصاص مزيد من الطاقة. ويؤدي الانهيار الداخلي للفقاعة إلى توليد ظروف موضعية شديدة، تتمثل في درجات حرارة وضغوط ومعدلات تسخين وتبريد مرتفعة جدًا، وكذلك فروق في الضغط ونفاثات سائلة. وتنتج عن هذه الظروف الشديدة تأثيرات حرارية وميكانيكية وكيميائية. ويُعد تفكيك الخلايا وإطلاق المركبات النشطة بيولوجيًا (= الاستخلاص) تأثيرًا ميكانيكيًا بالغ الفاعلية والكفاءة.
يولد التجويف الصوتي، الناجم عن موجات فوق صوتية عالية الشدة ومنخفضة التردد، قوى قص شديدة وفروقًا موضعية كبيرة في الضغط ودرجة الحرارة، توفر التأثير اللازم لتفكيك الخلايا والخلط المكثف وانتقال الكتلة. وتُستخدم قوى القص فوق الصوتية هذه بنجاح لاستخلاص القنب.
بفضل إنتاجه المتفوق من المستخلص، ومعدل استخلاصه المرتفع، وسرعة العملية، وكذلك سهولة التشغيل وأمانه، يُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بنجاح لاستخلاص مركبات نباتية متنوعة.
تُفكك الموجات فوق الصوتية القوية المصفوفة الخلوية للبنى البيولوجية وتُطلق المركبات النشطة بيولوجيًا. ويزداد انتقال الكتلة بين المواد النباتية والمذيب. وبفضل هذه الآليات، يتمتع الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بكفاءة عالية في استخلاص القنب.
من أبرز أمثلة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية استخلاص القنب (مركبات الكانابينويد وزيت القنب من الماريجوانا والقنب الصناعي)، الكركمين, الفلفل, الزعفران, القهوة, القرع المر, زيت الزيتون, زيت الأفوكادو, الحناء, أعشاب الأيورفيدا, الزنجبيل, الشاي، وغيرها من الأعشاب الطبية.
نزع الكربوكسيل
يُعد نزع الكربوكسيل خطوة مهمة للإنتاج الكفء للمركبات الرئيسية النشطة بيولوجيًا في القنب، مثل Δ9-رباعي هيدروكانابينول (Δ9-THC)، والكانابيديول (CBD)، والكانابيغيرول (CBG). ويُطبَّق نزع الكربوكسيل، المعروف أيضًا باسم «التنشيط» أو «ديكاربينغ»، بوصفه معالجة مسبقة لزيادة محتوى THC (دلتا9-رباعي هيدروكانابينول) في المواد النباتية. وكيميائيًا، يُعد نزع الكربوكسيل تفاعلًا تُزال فيه مجموعة كربوكسيل (-COOH) ويُطلَق ثاني أكسيد الكربون (CO2). ولزيادة محتوى THC في المادة النباتية للقنب، تُطبَّق خطوة نزع الكربوكسيل. ومن خلال نزع الكربوكسيل، يمكن تحويل كمية حمض Δ9-رباعي هيدروكانابينوليك (THCA) غير المؤثر نفسيًا إلى THC المؤثر نفسيًا. ويخضع حمض Δ9-رباعي هيدروكانابينوليك لنزع الكربوكسيل عند تسخينه (إلى نحو 105°C / 220°F لمدة 30 min. للمواد الجافة، وحتى 90min. للمواد النباتية الرطبة)، ثم يتحول إلى المركب المؤثر نفسيًا Δ9-رباعي هيدروكانابينول.
وبالمثل، يمكن إخضاع المواد النباتية للقنب الغنية بـ CBD-A لنزع الكربوكسيل بالمعالجة الحرارية، ومن ثم تحويلها إلى CBD. ولإزالة الشموع بالتبريد من المواد النباتية، تُسخَّن المادة النباتية المجففة والمقطعة إلى نحو 160°C / 320°F لمدة 30–60min. لبدء نزع الكربوكسيل.
درجات حرارة نزع الكربوكسيل لمركبات الكانابينويد:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314.6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
العمليات اللاحقة – الترشيح والتقطير
بعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، يجب فصل جسيمات القنب عن السائل بالترشيح. ولذلك، يُمرَّر معلق القنب عبر مرشح، مثل شبكة (على سبيل المثال، كيس ترشيح)، أو باستخدام مكبس ترشيح. ثم يُركَّز السائل الأم الناتج، المكوَّن من المذيب (مثل الإيثانول) ومستخلص القنب، بفصل الإيثانول. وتشمل طرق التقطير المعتادة لإزالة المذيبات المبخرات الدوارة أو أنظمة التقطير تحت التفريغ.
يُستخدم المبخر الدوار (المعروف شائعًا باسم roto-vap) عادةً لفصل المذيبات، مثل الإيثانول، عن القنب، مما ينتج زيت قنب منقّى. ويجعل ضبط درجة الحرارة وسهولة التعامل المبخر الدوار معدات التقطير السائدة في صناعة القنب.
يُستخدم التقطير تحت التفريغ في الغالب لعزل CBD للاستخدام الصيدلاني والطبي، حيث يلزم إزالة التربينات و/أو THC. ولأن التربينات وTHC وCBD لها درجات غليان مرتفعة (بين 160–250°C / 310–482°F)، فإن التقطير في الظروف الجوية يتطلب معالجة بدرجات حرارة مرتفعة، مما يؤدي إلى التحلل الحراري لمركبات الكانابينويد الحساسة للحرارة. وبالإضافة إلى ذلك، يبدأ التعرض للأكسجين تفاعلات أكسدة تؤثر سلبًا في جودة مركبات الكانابينويد. ويؤدي تطبيق التفريغ إلى خفض درجات الغليان. كما يُزال الأكسجين بتطبيق التفريغ. وبذلك، يقلل التقطير تحت التفريغ من التحلل الحراري والتأكسدي للمستخلصات.
إزالة الشموع بالتبريد
إزالة الشموع بالتبريد هي عملية إزالة الليبيدات النباتية والدهون والشموع بالغسل بالكحول، لفصل مركبات الكانابينويد والتربينات عن المواد غير المرغوب فيها، مثل الشموع النباتية والدهون والكلوروفيل. ولإزالة الشموع بالتبريد، يُوضع زيت القنب المستخلص في الإيثانول ويُبرَّد إلى درجات حرارة أدنى من -20°C / -6°F. وعند درجات الحرارة المنخفضة هذه، تترسب الليبيدات والدهون والشموع ويمكن إزالتها.
