Ultrazvučna ekstrakcija upotrebom konoplje kao sirovine
- Za biljku cannabis sativa mogu se razlikovati dvije vrste: marihuana i konoplja.
- Ultrazvuk je dobro poznat kao superiorna metoda za izolaciju kanabinoida i iz marihuane i iz konoplje.
Ultrazvučna ekstrakcija kanabinoida
Tehnologija ultrazvučne ekstrakcije je visoko efikasna za oslobađanje aktivnih jedinjenja (tj. kanabinoida (CBD, THC, CBG), esencijalna ulja, terpeni itd.) iz biljnog materijala kao što su pupoljci, listovi i stabljike.
Ultrazvučna ekstrakcija nadmašuje konvencionalne tehnike ekstrakcije zbog različitih prednosti:
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) je dobro poznata kao tehnika intenziviranja procesa, koja poboljšava prijenos mase i oslobađa veće prinose bioaktivnih spojeva kao što su kanabinoidi, terpeni itd.
Ultrasonication proizvodi visokokvalitetne ekstrakte jer ultrazvučna ekstrakcija ne zahtijeva upotrebu oštrih, toksičnih otapala za oslobađanje kanabinoida. Ultrazvučna ekstrakcija se može izvoditi vodom, mješavinom vode i alkohola, alkoholom ili uljem (maslinovo, kokosovo) kao rastvaračima, na primjer. Ovo čini ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju (UAE) znatno ekološki prihvatljivijom.
Pročitajte više o pravom izboru rastvarača za ultrazvučnu ekstrakciju!
Blagi uvjeti ekstrakcije ultrazvučne obrade rezultiraju ekstraktom koji nudi ista, ali pojačana svojstva sirovine (npr. konoplja, marihuana) – nudeći vrhunske zdravstvene efekte, okus i miris.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori se mogu precizno kontrolirati. Punom kontrolom parametara procesa kao što su intenzitet i temperatura, može se postići izuzetno visok kvalitet ekstrakta. Budući da je sonikacija metoda netermalne obrade, izbjegava se termička degradacija komponenti osjetljivih na toplinu. Temperature ekstrakcije između 0-60°C su optimalne za vrhunske ekstrakte.
Još jedna prednost ultrazvučne ekstrakcije je brz proces: cijeli proces ekstrakcije traje samo nekoliko minuta za oslobađanje kanabinoida iz biljnih stanica, dok druge tehnike ekstrakcije zahtijevaju sate ili čak dane vremena obrade.
I investicioni i operativni troškovi su minimalni u poređenju sa alternativnim ekstraktorima, npr. superkritičnim CO2 ekstraktorima. Ultrazvučni sistemi za ekstrakciju pružaju vrlo brz povrat ulaganja.
UP400St za ekstrakciju kanabinoida iz konoplje
- Ekstrakti visokog kvaliteta
- Potpuna ekstrakcija
- Visoka stopa ekstrakcije
- Ekstrakt punog spektra
- Upotreba raznih rastvarača
- netoksičan
- Netermalna (hladna) metoda
- Brzi proces ekstrakcije
- Siguran i jednostavan za korištenje
- linearnu skalabilnost
Konoplja protiv marihuane
Kanabis je porodica biljaka koja se može svrstati u C. Indica i C. Sativa. Konoplja i marihuana su vrste Cannabis Sativa.
Kada uporedimo konoplju i marihuanu, postoji ogromna razlika; dok konoplja sadrži vrlo nisku koncentraciju THC-a (0,3% ili manje), marihuana obiluje THC-om sa koncentracijama između 15% i 40%.
Stoga se do nedavno konoplja uzgajala prvenstveno u industrijske svrhe. Danas je konoplja cijenjena i zbog prinosa CBD-a. CBD je nepsihoaktivni kanabinoid koji ima protuupalna, anksiolitička svojstva. Marihuana se uglavnom uzgaja zbog sadržaja THC-a, koji se koristi u rekreativne i medicinske svrhe.
Konopljino ulje i CBD, glavni kanabinoid koji se nalazi u konoplji, obećavajuće su tvari koje se daju u svrhu pomoći kod medicinskih stanja kao što su anksioznost, kronične upale, autoimune bolesti, bol, glavobolja i migrena, gastrointestinalni poremećaji, pored drugih.
Sonikator tipa sonde UP400St je popularan ultrazvučni ekstraktor koji se koristi za izolaciju CBD, THC, CBG, CBN, drugih kanabinoida, kao i terpena iz konoplje i marihuane.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics nudi mala, srednje veličine i industrijski ultrazvučni procesori, koji mogu raditi 24/7. U zavisnosti od vaše sirovine i obima procesa, u mogućnosti smo da vam ponudimo ultrazvučni sistem ekstrakcije koji odgovara vašim potrebama. Možete birati između serijske i kontinuirane ekstrakcije. Kasnije se skaliranje na veće procesne kapacitete može lako izvršiti jer se ultrazvučni procesi mogu linearno skalirati.
Hielscher pilot i industrijski sistemi mogu isporučiti vrlo visoke amplitude – omogućava pouzdano pokretanje amplituda do 200 µm i kontinuirani rad 24/7. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscher sonikatora omogućava rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Kao dugogodišnji iskusan proizvođač ultrazvučnih ekstraktora velike snage, Hielscher je vaš pouzdan partner za sofisticiranu ekstrakciju. Mi konsultovati se i pomažemo našim klijentima našim znanjem i vodimo ih od testiranja izvodljivosti do industrijske instalacije.
Kontaktirajte nas sada! Drago nam je da razgovaramo o vašim zahtjevima za ekstrakciju s vama!
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Instalacija Hielscher UIP4000hdT, ultrazvučnog ekstraktora od 4kW, za industrijsku ekstrakciju.
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.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvučna ekstrakcija je postala najefikasnija i najefikasnija tehnika kada je u pitanju ekstrakcija bioaktivnih jedinjenja iz biljaka. Najistaknutiji primjer uspješne ekstrakcije može biti izolacija CBD-a i drugih kanabinoida iz kanabisa.
Ultrazvučne u odnosu na konvencionalne metode ekstrakcije
Natapanje u etanol je jednostavna metoda, ali je dugotrajna, kapacitet procesa je ograničen, a troškovi rastvarača i energije su visoki. Preostali rastvarači u finalnom proizvodu ometaju postizanje cilja proizvodnje visokokvalitetnog ekstrakta.
Ekstrakcija pomoću zatvorenog sistema ugljovodonika zahteva upotrebu fosilnih goriva, tako da se supstance koje izazivaju rak, poput benzena, mogu naći u konačnom proizvodu.
Superkritični sistemi za ekstrakciju CO2 imaju visoke troškove ulaganja, kao i potrošnju energije. Superkritični CO2 ekstraktori zahtijevaju dobro obučeno osoblje za rad jer su CO2 sistemi pod visokim pritiskom opasni za rad. Kada CO2 curi, može uzrokovati smrt prisutnih radnika od gušenja.
Ekstrakcija kritične vode je ekološki prihvatljiva alternativa, koja je spora i oslobađa samo mali dio bioaktivnih spojeva.
ultrazvučna ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija je intenzivirajuća tehnika ekstrakcije koja se može koristiti u kombinaciji sa voda (bez rastvarača) kao i sa rastvarači kao što su etanol, etanol-voda, glicerin, metanol, biljna ulja ili druga rastvarača po izboru. Ultrazvučna ekstrakcija pospješuje prijenos mase tako da prinos ekstrakta od 95-99% može se dobiti. Sonikacija se lako može povećati i proizvodi visokokvalitetne ekstrakte.
Mali ultrazvučni ekstraktor kao što je UP400St (400W) može obraditi seriju do 10L u roku od 5-15min (u zavisnosti od parametara procesa kao što su sirovina (svježa ili osušena; pupoljci, listovi, stabljike), rastvarač, temperatura).
Snažni ultrazvučni ekstraktor od 2kW UIP2000hdT može se koristiti kao inline sistem. U protočnom režimu, UIP2000hdT lako obrađuje 200 do 800L/h (također ovisno o parametrima procesa).
Troškovi ulaganja za ultrazvučni procesor su niski u poređenju sa CO2 ekstraktorom. Takođe, troškovi energije za rad su zanemarljivi. Ultrazvučni ekstraktori su vrlo sigurni za rad, lako se čiste i zahtijevaju vrlo malo održavanja.
kanabis
Bioaktivna jedinjenja biljke kanabis (i konoplja i marihuana) privukla su veliku pažnju u bližoj prošlosti. Posebno za kanabinoid kanabidiol (CBD) dokazane su mnoge zdravstvene prednosti, koje sežu od borbe protiv raka i protuupalnih svojstava do ublažavanja bolova i antidepresivnih učinaka. Osim kanabidiola, biljka kanabisa sadrži mnoštvo drugih kanabinoida kao što su THC (tetrahidrokanabinol), kanabinol (CBN), kanabigerol (CBG), kanabihromen (CBC) i kanabinodiol (CBND). Kanabinoidi su pokazali ogroman terapeutski potencijal i u fokusu su mnogih istraživanja.
Čini se da interakcija različitih kanabinoida i drugih bioaktivnih spojeva kao što su terpeni, polifenoli, flavonoidi i alkaloidi rezultira još boljim zdravstvenim prednostima. Međusobno djelovanje različitih terpena, različitih kanabinoida i drugih biljnih spojeva naziva se “efekat pratnje”. Zbog ovih efekata okruženja, ekstrakti punog spektra, koji se uspješno mogu dobiti ultrazvučno potpomognutom ekstrakcijom (UAE), poznati su po izuzetnim terapeutskim efektima.
Terpeni kanabisa
Terpenoidi su komponente esencijalnog ulja koje se mogu naći u biljnim proizvodima. Biljka kanabis je veoma bogata terpeni. U kanabisu, terpeni se proizvode u trihomima biljke. Trihomi su sjajni, ljepljivi kristali koji se lijepe na listove i pupoljke. Ovi trihomi su prirodni odbrambeni mehanizam biljke kanabisa, koji štiti biljku od insekata i životinja. Zbog mirisnog mirisa, terpeni djeluju kao repelent. Za nas ljude, najuočljivija karakteristika terpena kanabisa je njihov miris. Ovi terpeni doprinose višestrukim zdravstvenim prednostima biljke kanabisa (konoplja i marihuana).
Osim arome i mirisa, molekuli terpena su moćne botaničke tvari koje nude različite medicinske prednosti.
I marihuana i konoplja iz roda Cannabis Sativa sadrže izuzetnu količinu terpenoida i sadrže više od 100 različitih vrsta ovih supstanci.
Svaki terpen ima jedinstvena svojstva koja se kreću od sedativnih do oživljavajućih. Na primjer, nerolidol ima sedativno i anti-anksiozno djelovanje, linalol pomaže u kontroli simptoma anksioznosti i artritisa, dok je poznato da mircen ublažava kroničnu bol. Terpeni β-mircen, Ɣ-pinen i humulen smanjuju upalu i imaju analgetsko djelovanje.
Različiti terpeni su jedinstveni za kanabis, ali mnogi terpeni koji se nalaze u kanabisu prisutni su i u nekoliko drugih biljaka. Kariofilen se nalazi npr. u zelenom lisnatom povrću, Hmelj kao i u ruzmarinu i origanu. Limonen je glavni terpen koji se nalazi u citrusnom voću kao što su limun i pomorandže.
The Entourage Effect
Svaki terpen je poznat po specifičnim terapijskim efektima. Međutim, poznato je da terpeni i druga botanička jedinjenja kao što su polifenoli i flavonoidi pokazuju izuzetne sinergijske efekte, što rezultira poboljšanom simbiozom između kanabinoida. Ova interakcija različitih bioaktivnih jedinjenja je poznata kao “efekat pratnje“.
Efekat okruženja čini terpene biodostupnijima i pomaže tijelu da efikasnije apsorbira kanabinoide.
Vrste bioaktivnih spojeva
Broj, koncentracija i raznolikost bioaktivnih spojeva odgovorni su za ljekovita svojstva botaničkog ekstrakta. Ovi bioaktivni spojevi se sintetiziraju kao sekundarni metaboliti, koji ne doprinose rastu ili fotosintezi u biljkama. Međutim, oni su ključni za biljke’ opstanak i interakciju sa okolinom. Botanička bioaktivna jedinjenja mogu se široko klasifikovati u tri klase terpena i terpenoida, alkaloida i fenolnih jedinjenja. Fenolni spojevi su najrasprostranjenija grupa sekundarnih metabolita u biljnom carstvu i dobro su poznati i cijenjeni zbog svojih antioksidativnih učinaka. Druga važna klasa niskomolekularnih fenolnih jedinjenja su flavonoidi, koji takođe pokazuju veoma jaka antioksidativna dejstva.
Raspon fenolnih spojeva uključuje fenolne kiseline kao što su benzojeva i hidroksicimetna kiselina, flavonoide kao što su flavoni i flavonoli, lignani i stilbeni. Ekstrakt punog spektra (npr. dobijen od ultrazvučna ekstrakcija iz kanabisa) uključuje sva ova različita botanička jedinjenja, koja pokazuju najširi spektar zdravstvenih efekata.
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na akustičnim talasima (ultrazvuk) spojenim u tečni medij. Intenzivni ultrazvučni talasi stvaraju cikluse visokog/niskog pritiska. Zbog razlika u pritisku tokom prostiranja ultrazvučnih talasa kroz tečnost nastaju kavitacioni mehurići. Implozija ovih kavitacionih mjehurića dovodi do uvjeta s gustoćom energije.
Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih jedinjenja i eteričnih ulja zasniva se na principu rada akustična kavitacija. Gornja slika prikazuje efekat kolapsa mjehurića kavitacije i rezultirajućeg oslobađanja eteričnog ulja iz biljnog materijala
izvor: Altaf et al. 2018
Uslovi u blizini implodirajućih mjehurića kavitacije mogu biti ekstremni – proizvode temperature do 4500°C i pritiske do 100 MPa. Ilozija i rezultujući diferencijali prigušenja rezultiraju vrlo visokim silama smicanja i turbulencijama u žarištu kavitacije. Kombinacija ovih faktora razlika tlaka, toplinskih razlika i smicanja potiče prijenos mase, a time i procese ekstrakcije. Intenzivnim silama ultrazvučne kavitacije, stanice (npr. biljaka, bakterija ili tkiva) se poremete, a unutarćelijski materijal (kao što su ulja, lipidi, proteini i aktivni spojevi) se oslobađa u okolni rastvarač.
Ultrazvučna ekstrakcija je stoga poželjna metoda za intenziviranje procesa ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na akustičnoj kavitaciji i njenim hidrodinamičkim silama smicanja
Ultrazvučni ekstraktori velike snage od laboratorijskih do pilotskih i industrijskih razmjera.