Brza i jednostavna ultrazvučna ekstrakcija kanabisa
Brže ekstrahirajte kanabinoide, terpene i druga vrijedna jedinjenja kanabisa uz Hielscher ultrazvučne sisteme za ekstrakciju. Snažni ultrazvuk pojačava prijenos mase, razbija biljne ćelije i pomaže da se aktivna jedinjenja efikasno oslobode u odabrani rastvarač – od etanola i jestivih ulja do specijalizovanih medija za ekstrakciju.
Oprema za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa za veće prinose i bržu obradu
Bez obzira razvijate li laboratorijski protokol, validirate pilot proces ili povećavate skalu na industrijsku proizvodnju, Hielscher ultrazvučni uređaji pružaju vam preciznu kontrolu nad amplitudom, temperaturom, pritiskom, vremenom zadržavanja i uvjetima rastvarača. Zahvaljujući tome ultrazvučna ekstrakcija je pouzdan izbor za ponovljive ekstrakte kanabisa i konoplje uz kratko vrijeme obrade i skalabilan protok.
Zašto prerađivači biraju Hielscher ultrazvučnu ekstrakciju:
- Brža ekstrakcija kanabinoida i terpena
- Visoka efikasnost ekstrakcije i ponovljiv kvalitet proizvoda
- Blaga, netermička obrada za jedinjenja osjetljiva na toplotu
- Kompatibilno s uobičajenim rastvaračima za ekstrakciju, uključujući etanol i noseća ulja
- Jednostavno povećanje skale od laboratorijskih ispitivanja do pune industrijske proizvodnje
- Savjetovanje o procesu, ispitivanje izvodljivosti i podrška pri instalaciji od strane Hielscher inženjera
Recite nam koja je vaša sirovina, koji rastvarač koristite, kolika je veličina šarže ili protok i koji ekstrakt želite dobiti. Preporučit ćemo odgovarajuću ultrazvučnu postavku i procesne parametre za vašu primjenu.
Sonikator UP400St za ekstrakciju kanabisa
| Metoda | Izazovi i zabrinutosti | Prednosti ultrazvučne ekstrakcije |
|---|---|---|
| Maceracija | Dugo vrijeme obrade | Brži prijenos mase i kraća ekstrakcija |
| Soxhlet | Izloženost toploti i potreba za rastvaračem | Blaža ekstrakcija na nižoj temperaturi |
| Superkritični CO₂ | Kapitalni trošak i ograničenja protoka | Može se kombinirati ili naknadno ugraditi radi poboljšanja ekstrakcije |
| Ekstrakcija etanolom | Prinos, brzina, očuvanje terpena | Bolja razgradnja ćelija i ponovljivi parametri |
Hielscher ultrazvučni uređaji za ekstrakciju kanabisa – naučno dokazana efikasnost!
Casiraghi i saradnici s talijanskog Univerziteta u Milanu uporedili su tri metode ekstrakcije kanabisa: ultrazvučnu ekstrakciju, Soxhlet ekstrakciju i maceraciju.
Cilj studije bio je istražiti efikasnost ultrazvučne ekstrakcije za ekstrakciju kanabinoida iz kanabisa (Cannabis sativa) i uporediti je s drugim metodama ekstrakcije, kao što su Soxhlet ekstrakcija i maceracija.
Istraživači su za proces ekstrakcije koristili Hielscher ultrazvučni procesor UP200Ht (vidi sliku lijevo) i utvrdili su da je metoda ekstrakcije potpomognuta ultrazvukom bila efikasnija u ekstrakciji kanabinoida od druge dvije metode. Ultrazvučna ekstrakcija je također bila brža, efikasnija i manje radno intenzivna od ostalih metoda.
Ekstrakcija je provedena uz maslinovo ulje kao rastvarač. Biljni materijal dodan je rastvaraču i podvrgnut ultrazvučnoj obradi 10 minuta pri amplitudi od 60% ultrazvučnim uređajem UP200Ht.
Nakon koraka ultrazvučne obrade ekstrakt je filtriran, a rastvarač je uparen pod sniženim pritiskom kako bi se dobio koncentrirani ekstrakt. Zatim je u ekstraktu analiziran sadržaj kanabinoida tečnom hromatografijom visokih performansi (HPLC).
Ukupno gledano, rezultati ove studije pokazali su da je ultrazvučna ekstrakcija kanabinoida CBD i THC u maslinovom ulju efikasna metoda za ekstrakciju kanabinoida iz biljnog materijala Cannabis sativa, uz visoke prinose i čistoću.
Jedna od prednosti ultrazvučne ekstrakcije pomoću UP200Ht jeste to što može dati veće prinose kanabinoida u kraćem vremenu nego tradicionalne metode ekstrakcije. Istraživači su također primijetili da je ultrazvučna ekstrakcija ekološki prihvatljivija metoda u poređenju s drugim metodama ekstrakcije, jer zahtijeva manje rastvarača i energije. Osim toga, ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno povećati na industrijsku skalu, što je čini obećavajućom metodom za proizvodnju CBD ekstrakata velikih razmjera.
Zaključno, studija sugerira da je ultrazvučna ekstrakcija pomoću UP200Ht obećavajuća metoda za ekstrakciju kanabinoida iz kanabisa (Cannabis sativa) u medicinske svrhe.
Ultrazvučna ekstrakcija je vrlo efikasna metoda za ekstrakciju kanabinoida kao što su CBD i THC. Kao rastvarač korišteno je maslinovo ulje, a ultrazvučna ekstrakcija provedena je uređajem UP200ST.
(slika i studija: © Casiraghi et al., 2022)
Industrijski sonikator UIP2000hdT s miješalicom u buretu za ekstrakciju kanabisa velikih razmjera
Uvjeti ultrazvučne obrade i ekstrakcije
Hielscher ultrazvučni ekstraktori pružaju vam potpunu kontrolu nad svim relevantnim procesnim parametrima, uključujući amplitudu, trajanje ultrazvučne obrade, pritisak, temperaturu, protok i sastav rastvarača. To vam omogućava da optimizirate proces ekstrakcije u pogledu prinosa, profila ekstrakta, protoka i zahtjeva naknadne obrade.
Proces ultrazvučne obrade kanabisa
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom zasniva se na ponavljajućim ciklusima visokog i niskog pritiska. Ovi naizmjenični ciklusi visokog i niskog pritiska, koji se tokom ultrazvučne obrade ponavljaju 20.000 puta u sekundi, stvaraju intenzivne smične sile i mlazeve tečnosti. Ovo ekstremno naprezanje prevladava selektivnost membrane, perforira i razbija ćelijski zid te rezultira visokim prijenosom mase između unutrašnjosti ćelije i okolnog rastvarača. Ultrazvučnom ekstrakcijom mogu se postići veći prinosi i kraće trajanje ekstrakcije. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija ponovljiv proces, rezultati ekstrakcije mogu se ponoviti radi standardiziranog kvaliteta ekstrakta.
Ultrazvučni ekstraktori kompanije Hielscher pružaju vam potpunu kontrolu nad važnim parametrima ekstrakcije. Podešavanjem amplitude, trajanja, pritiska i sastava tečnosti rezultat procesa ekstrakcije može se precizno kontrolisati i reproducirati.
Rastvarači za ekstrakciju kanabisa
Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je sa svim uobičajenim rastvaračima, što vam omogućava da koristite rastvarač po svom izboru, kao što su voda, rastvarači i ulja (npr. H2O, CO2, etanol, metanol, butan, propan, maslinovo ulje, kokosovo ulje itd.).
Uobičajeni rastvarači i mediji za ekstrakciju uključuju:
Za oralne proizvode često se preferiraju rastvarači prehrambene kvalitete i noseća ulja. Za analitička ispitivanja i kontrolu kvaliteta mogu se koristiti laboratorijski rastvarači. Za industrijsku ekstrakciju kanabinoida uobičajeni izbor su procesi na bazi etanola i CO2. Ultrazvučna obrada može poboljšati prijenos mase u mnogim od ovih sistema rastvarača te stoga može pomoći u skraćivanju vremena ekstrakcije, poboljšanju efikasnosti ekstrakcije ili podršci standardizaciji procesa.
Temperatura ekstrakcije
Za mnoge procese ekstrakcije biljnog materijala efikasna ultrazvučna ekstrakcija postiže se pri procesnim temperaturama između 0°C i 60°C. Niže temperature mogu pomoći u očuvanju isparljivih aromatičnih jedinjenja i sastojaka osjetljivih na temperaturu, dok umjerene temperature mogu poboljšati topljivost i brzinu ekstrakcije. Idealna temperatura zavisi od rastvarača, biomase, ciljnih jedinjenja i specifikacija konačnog proizvoda.
Hielscher ultrazvučni sistemi mogu se integrirati s rashladnim omotačima, izmjenjivačima toplote i reaktorima s kontrolom temperature kako bi se proces ekstrakcije održao u željenom temperaturnom rasponu.
Kombinirane metode ekstrakcije – sinergije
Naknadna ugradnja ultrazvučnog uređaja u postojeće postrojenje za ekstrakciju kanabisa može pomoći u poboljšanju performansi ekstrakcije, povećanju protoka, skraćivanju vremena ekstrakcije ili većoj ponovljivosti procesa.
Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno kombinirati s pritiskom, toplotom, superkritičnim uvjetima ekstrakcije ili Soxhlet ekstraktorom radi poboljšanja rezultata i/ili prilagodbe postavke ekstrakcije posebnim zahtjevima. Naknadna ugradnja ultrazvučnog uređaja u postojeće postrojenje za ekstrakciju kanabisa posebno je zanimljiva ako postojeća metoda ekstrakcije ne postiže željene performanse i izlaz.
Već postojeće mašine za ekstrakciju mogu se jednostavno nadograditi ugradnjom ultrazvučnog ekstraktora. Rado ćemo vam pomoći pri procjeni procesa, odabiru opreme, konceptima instalacije i integraciji u vaše postojeće proizvodne linije.
Saznajte više o ultrazvukom poboljšanoj superkritičnoj CO2 ekstrakciji!
Područja primjene ultrazvučne ekstrakcije kanabisa
Precizna kontrola procesa i linearna skalabilnost omogućavaju prijenos parametara ekstrakcije iz laboratorijskih ispitivanja na pilot proizvodnju i punu proizvodnju. To omogućava prerađivačima da razviju pouzdanu metodu ekstrakcije, validiraju je na manjoj skali i s povjerenjem povećaju skalu.
Kanabinoidi, terpeni i druge aktivne sastojke biljke kanabisa ekstrahiraju se u različite svrhe. Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana metoda za dobivanje ekstrakata biljke kanabisa za
- medicinsku/farmaceutsku proizvodnju
- rekreativne proizvode od kanabisa
- proizvodnju nutraceutika i hrane
- prije naknadne obrade, npr. nanoemulgiranja
- ispitivanje potentnosti lijekova
- forenzičku/hemijsku analizu
Ultrazvučni ekstraktori – za male i velike razmjere
Hielscher Ultrasonics je vaš partner za visokoučinkovitu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju. Bez obzira želite li proizvoditi manje šarže visokokvalitetnih CBD ekstrakata za svoj butik brend ili prerađivati velike količine konoplje ili marihuane na industrijskoj skali – Hielscher Ultrasonics ima idealnu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju za vas!
Linearna skalabilnost i precizna kontrola procesa omogućavaju pouzdane rezultate na svakom nivou. Saznajte više o povećanju skale procesa ultrazvučne ekstrakcije!
Mi vam pomažemo: naša usluga savjetovanja i optimizacije procesa
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi i duboko razumijevanje procesa ultrazvučne ekstrakcije. Pomažemo vam preporukama za najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš proces i educiramo vas kako da naše uređaje koristite što efikasnije. Naši inženjeri dostupni su za usluge instalacije širom svijeta.
U našoj potpuno opremljenoj laboratoriji za ultrazvučne procese u Njemačkoj naš tim procesnih inženjera i hemičara može razviti i optimizirati vaš proces za vas ili zajedno s vama.
- kratko vrijeme ekstrakcije
- visoka stopa ekstrakcije
- potpunija ekstrakcija
- blaga, netermička obrada
- jednostavna integracija i siguran rad
- nema opasnih / toksičnih hemikalija, nema nečistoća
- niski troškovi
- energetski efikasno
- zelena ekstrakcija: ekološki prihvatljivo
Šta je ultrazvučna ekstrakcija kanabisa?
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa je metoda ekstrakcije koja koristi ultrazvuk velike snage za oslobađanje kanabinoida, terpena i drugih bioaktivnih jedinjenja iz biljnog materijala kanabisa ili konoplje. Ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne smične sile u tečnosti, koje razaraju biljne ćelije i poboljšavaju prijenos mase između biljnog materijala i rastvarača.
Kako ultrazvuk poboljšava ekstrakciju kanabinoida?
Ultrazvuk poboljšava ekstrakciju kanabinoida razbijanjem ćelijskih zidova, povećanjem prodiranja rastvarača i ubrzavanjem oslobađanja jedinjenja iz biljnog matriksa. To može skratiti vrijeme ekstrakcije i poboljšati efikasnost ekstrakcije u poređenju sa sporim pasivnim metodama kao što je maceracija.
Koji se kanabinoidi mogu ekstrahirati ultrazvučnom ekstrakcijom?
Ultrazvučna ekstrakcija može se koristiti za ekstrakciju kanabinoida kao što su CBD, THC, THCA, CBDA, CBG i drugih jedinjenja prisutnih u biomasi kanabisa ili konoplje. Konačni profil kanabinoida zavisi od biljnog materijala, rastvarača, temperature, vremena ekstrakcije i uvjeta naknadne obrade.
Može li ultrazvučna ekstrakcija sačuvati terpene?
Da, ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi pri niskim i kontrolisanim temperaturama, što je korisno pri obradi jedinjenja osjetljivih na toplotu kao što su terpeni. Kontrola temperature, kratko vrijeme ekstrakcije i odgovarajući izbor rastvarača pomažu u zaštiti isparljivih i osjetljivih komponenti ekstrakta.
Koji se rastvarači mogu koristiti za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa?
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa kompatibilna je s mnogim uobičajenim medijima za ekstrakciju, uključujući etanol, mješavine vode i etanola, jestiva ulja kao što su maslinovo ili kokosovo ulje i druge rastvarače specifične za proces. Najbolji rastvarač zavisi od namijenjenog proizvoda, regulatornih zahtjeva, naknadne obrade i ciljnih jedinjenja.
Je li ultrazvučna ekstrakcija prikladna za ekstrakciju kanabisa etanolom?
Da, etanol se često koristi uz ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa. Ultrazvučna obrada može pojačati ekstrakciju etanolom poboljšavanjem kontakta između rastvarača i biljnog materijala, skraćivanjem vremena ekstrakcije i podrškom ponovljivim procesnim uvjetima.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija kanabisa koristiti s nosećim uljima?
Da, kanabinoidi se mogu ekstrahirati u noseća ulja kao što su maslinovo ili kokosovo ulje. To može biti korisno za formulacije u kojima ulje služi direktno kao medij ekstrakta ili kao dio formulacije konačnog proizvoda.
Je li ultrazvučna ekstrakcija kanabisa termički proces?
Ne. Ultrazvučna ekstrakcija smatra se blagom, netermičkom metodom ekstrakcije. Iako se procesna temperatura i dalje mora pratiti i kontrolisati, efekat ekstrakcije je prvenstveno mehanički: kavitacija, smične sile, razgradnja čestica i poboljšan prijenos mase.
Koliko traje ultrazvučna ekstrakcija kanabisa?
Vrijeme ekstrakcije zavisi od biljnog materijala, veličine čestica, rastvarača, temperature, koncentracije čvrstih tvari, ultrazvučne amplitude i konfiguracije opreme. U mnogim primjenama ultrazvučna obrada značajno skraćuje vrijeme ekstrakcije u poređenju s konvencionalnom maceracijom.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija kanabisa povećati na industrijsku proizvodnju?
Da. Ultrazvučna ekstrakcija može se povećati od laboratorijskog ispitivanja do pilot i industrijske proizvodnje. Hielscher ultrazvučni uređaji dostupni su za ispitivanja malih šarži, razvoj procesa i kontinuiranu obradu velikih razmjera.
Koji procesni parametri su najvažniji u ultrazvučnoj ekstrakciji kanabisa?
Važni parametri uključuju ultrazvučnu amplitudu, trajanje ultrazvučne obrade, temperaturu, pritisak, vrstu rastvarača, omjer rastvarača i biomase, veličinu čestica te uvjete miješanja ili protoka. Precizna kontrola ovih parametara pomaže u postizanju ponovljivog kvaliteta ekstrakta.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija dodati postojećoj liniji za ekstrakciju kanabisa?
Da. Ultrazvučni uređaji se često mogu integrirati u postojeće sisteme za ekstrakciju kako bi poboljšali prijenos mase, skratili vrijeme obrade ili povećali efikasnost ekstrakcije. Najbolji koncept integracije zavisi od trenutne metode ekstrakcije, rukovanja rastvaračem, protoka i raspoloživog procesnog prostora.
Koji je Hielscher ultrazvučni uređaj prikladan za ekstrakciju kanabisa?
Pravi ultrazvučni uređaj zavisi od potrebne veličine šarže, protoka, rastvarača, biljnog materijala i proizvodnog cilja. Manje jedinice prikladne su za ispitivanja izvodljivosti i razvoj protokola na laboratorijskoj skali, dok su industrijski ultrazvučni uređaji serije UIP namijenjeni za ekstrakciju na pilot i proizvodnoj skali.
Kako odabrati pravu postavku za ultrazvučnu ekstrakciju?
Da biste odabrali pravu postavku, definirajte vrstu biomase, ciljne kanabinoide ili terpene, rastvarač, veličinu šarže ili kontinuirani protok, temperaturna ograničenja i korake naknadne obrade. Hielscher će na osnovu ovih zahtjeva preporučiti ultrazvučni procesor, sonotrodu, reaktor i procesne parametre.
Osnovne informacije o ultrazvučnoj ekstrakciji
Snažni ultrazvuk je dokazana metoda za efikasnu i pouzdanu ekstrakciju aktivnih jedinjenja, uključujući biljna/ljekovita jedinjenja, ulje, proteine i bioaktivne tvari (npr. flavone, polifenole, antocijanine, arome) iz biljnog materijala, bilja, cvjetova i sjemenki.
Za ultrazvučnu ekstrakciju snažni ultrazvučni talasi unose se u mješavinu biljnog materijala i rastvarača, tako da dolazi do akustične kavitacije. Akustična kavitacija opisuje se kao ultrazvukom izazvano stvaranje, rast i implozivni kolaps mjehurića u tečnostima.
“Tokom kavitacije kolaps mjehurića proizvodi intenzivno lokalno zagrijavanje i visoke pritiske, uz vrlo kratko trajanje. U oblacima kavitirajućih mjehurića ove vruće tačke imaju ekvivalentne temperature od otprilike 5000 K, pritiske od oko 1000 atmosfera te brzine zagrijavanja i hlađenja veće od 1010 K/s. Kod kavitacije pojedinačnog mjehurića uvjeti mogu biti čak i ekstremniji. Kavitacija, dakle, može stvoriti ekstremne fizičke i hemijske uvjete u inače hladnim tečnostima. Ako se tečnosti koje sadrže čvrste tvari ozrače ultrazvukom, mogu se pojaviti srodne pojave. U blizini proširene čvrste površine kolaps kaviteta postaje nesferičan, što tjera brze mlazeve tečnosti prema čvrstoj površini. Ovi mlazevi i pripadajući udarni talasi mogu uzrokovati znatno oštećenje površine i otkriti svježe, jako zagrijane površine. Pored toga, tokom ultrazvučnog ozračivanja suspenzija tečnosti i praha doći će do sudara čestica velikom brzinom, putem kavitacije i udarnih talasa koje ona stvara u takvim suspenzijama. Nastali sudari mogu izazvati dramatične promjene u morfologiji površine, sastavu i reaktivnosti.” [Suslick 2001: 2f.]
Ovi intenzivni uvjeti ultrazvučne kavitacije imaju nekoliko učinaka na biljni materijal i njegovu ekstrahibilnost:
- prevladavanje selektivnosti ćelijske membrane
- povećan prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i okolnog rastvarača
- razaranje ćelija
- oslobađanje unutarćelijskog materijala
Zahvaljujući tome ultrazvučna obrada je vrlo efikasna metoda ekstrakcije. Zbog intenzivnih mehaničkih sila često se mogu koristiti zeleni i blagi rastvarači kao što su voda, etanol itd.
Ultrazvučna ekstrakcija skraćuje vrijeme ekstrakcije i omogućava smanjenu i/ili blažu upotrebu rastvarača. To znači da ultrazvučna ekstrakcija daje veće stope ekstrakcije i proizvodi zdravije ekstrakte. To je posljedica karakteristika njenog rada na niskoj temperaturi, kako radi smanjenja gubitka toplote uzrokovanog temperaturnim faktorima, tako i radi izbjegavanja isparavanja tvari s niskom tačkom ključanja te radi očuvanja biološki aktivnih tvari.
Još jedna prednost ultrazvučne ekstrakcije leži u njenoj jednostavnoj i sigurnoj upotrebi i njenoj precizno kontrolisanoj primjeni. Kao netermička metoda ekstrakcije, ultrazvučna obrada može se provoditi pri niskim temperaturama, tako da se izbjegava razgradnja tvari osjetljivih na toplotu, termolabilnih tvari.
Literatura/reference
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Espinoza-Silva, Clara, Pascual, Erika, Delgadillo, Yacnehs, Flores, Omar R., Artica, Luis M., Marmolejo, Doris and Baños-Medina, Lilian (2023): Optimization of extraction using surface response methodology and quantification of cannabinoids in female inflorescences of marijuana (Cannabis sativa L.) at three altitudinal floors of Peru. Open Agriculture, Vol. 8, No. 1, 2023.
- Da Porto, C.; Natolino, A.; Decorate, D. (2015): Effect of ultrasound pre-treatment of hemp (Cannabis sativa L.) seed on supercritical CO2 extraction of oil. J Food Sci Technol 2015 Mar 25;52(3):1748-53.
- Karami, Z.; Yousefi, G.; Alipour, M.; Emam Djomeh, Z.(2013): Modeling and Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) of Oil from Cannabis with RSM.
Ultrazvučna obrada: Hielscher vas podržava od izvodljivosti i optimizacije do komercijalne proizvodnje!
SonoStation: Mobilni sistem „ključ u ruke“ za ultrazvučnu obradu – sastoji se od ultrazvučnih dispergatora, pumpe, miješalice i spremnika