Rychlá a jednoduchá ultrazvuková extrakce konopí
S ultrazvukovými extrakčními systémy Hielscher můžete rychleji extrahovat kanabinoidy, terpeny a další cenné sloučeniny z konopí. Výkonný ultrazvuk zesiluje přenos hmoty, rozrušuje rostlinné buňky a pomáhá účinně uvolňovat účinné látky do zvoleného rozpouštědla – od etanolu a potravinářských olejů až po speciální extrakční média.
Ultrazvuková zařízení na extrakci konopí pro vyšší výtěžnost a rychlejší zpracování
Ať už připravujete laboratorní protokol, validujete pilotní proces nebo přecházíte na průmyslovou výrobu, ultrazvukové přístroje Hielscher vám umožňují přesné řízení amplitudy, teploty, tlaku, doby zdržení a podmínek rozpouštědla. Díky tomu je ultrazvuková extrakce spolehlivou volbou pro získávání reprodukovatelných extraktů z konopí a konopí setého s krátkou dobou zpracování a škálovatelným výkonem.
Proč se zpracovatelé rozhodují pro ultrazvukovou extrakci společnosti Hielscher:
- Rychlejší extrakce kanabinoidů a terpenů
- Vysoká účinnost extrakce a reprodukovatelná kvalita produktu
- Šetrné, netepelné zpracování pro látky citlivé na teplo
- Kompatibilní s běžnými extrakčními rozpouštědly, včetně ethanolu a nosných olejů
- Snadný přechod od laboratorních testů k plnohodnotné průmyslové výrobě
- Poradenství v oblasti procesů, testování proveditelnosti a podpora při instalaci ze strany techniků společnosti Hielscher
Sdělte nám, jakou surovinu, rozpouštědlo, velikost šarže nebo průtok používáte a jaký extrakt chcete získat. Doporučíme vám vhodné ultrazvukové zařízení a procesní parametry pro vaši aplikaci.
Sonikátor UP400ST pro extrakci konopí
| Metoda | Výzvy a obavy | Výhody ultrazvukové extrakce |
|---|---|---|
| macerace | Dlouhá doba zpracování | Rychlejší přenos hmoty a kratší doba extrakce |
| Soxhlet | Vystavení teplu a spotřeba rozpouštědel | Šetrnější extrakce při nižší teplotě |
| superkritický CO2 | Kapitálové náklady a omezení propustnosti | Lze kombinovat nebo dodatečně namontovat za účelem zlepšení odsávání |
| Etanolová extrakce | Výnos, rychlost, zachování terpenů | Lepší rozrušení buněk a reprodukovatelné parametry |
Hielscher Ultrasonicators pro extrakci konopí – Vědecky prokázaná účinnost!
Casiraghi a kolegové z italské univerzity v Miláně porovnávali tři metody extrakce konopí: ultrazvukovou extrakci, Soxhletovu extrakci a maceraci.
Cílem studie bylo prozkoumat účinnost ultrazvukové extrakce pro extrakci kanabinoidů z cannabis sativa a porovnat ji s jinými extrakčními metodami, jako je Soxhletova extrakce a macerace.
Výzkumníci použili pro proces extrakce ultrazvukový procesor Hielscher UP200Ht (viz obrázek vlevo) a zjistili, že metoda extrakce s ultrazvukovou pomocí byla při extrakci kanabinoidů účinnější než ostatní dvě metody. Ultrazvuková extrakce byla také rychlejší, efektivnější a méně náročná na práci než ostatní metody.
Extrakce byla provedena za použití olivového oleje jako rozpouštědla. Rostlinný materiál byl přidán do rozpouštědla a sonikován po dobu 10 minut při 60% amplitudě pomocí ultrazvuku UP200Ht.
Po kroku sonikace byl extrakt filtrován a rozpouštědlo bylo odpařeno za sníženého tlaku, aby se získal koncentrovaný extrakt. Extrakt byl poté analyzován na obsah kanabinoidů pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC).
Celkově výsledky této studie ukázaly, že ultrazvuková extrakce kanabinoidů CBD a THC v olivovém oleji je účinnou metodou extrakce kanabinoidů z rostlinného materiálu Cannabis sativa s vysokými výnosy a čistotou.
Jednou z výhod ultrazvukové extrakce pomocí UP200Ht je, že může produkovat vyšší výnosy kanabinoidů za kratší dobu než tradiční metody extrakce. Výzkumníci také poznamenali, že ultrazvuková extrakce byla ekologičtější metodou ve srovnání s jinými extrakčními metodami, protože vyžaduje méně rozpouštědla a energie. Kromě toho lze ultrazvukovou extrakci snadno rozšířit pro průmyslovou výrobu, což z ní činí slibnou metodu pro velkovýrobu extraktů CBD.
Závěrem lze říci, že studie naznačuje, že ultrazvuková extrakce pomocí UP200Ht je slibnou metodou extrakce kanabinoidů z cannabis sativa pro léčebné účely.
(srov. Casiraghi et al., 2022)
Ultrazvuková extrakce je vysoce účinná metoda extrakce kanabinoidů, jako je CBD a THC. Jako rozpouštědlo byl použit olivový olej, ultrazvuková extrakce byla provedena pomocí UP200ST.
(obrázek a studie: © Casiraghi et al., 2022)
Průmyslový sonikátor UIP2000hdT s míchadlem v sudu pro velkoobjemovou extrakci konopí
Podmínky sonikace a extrakce
Ultrazvukové extraktory Hielscher vám poskytují plnou kontrolu nad všemi relevantními parametry procesu, včetně amplitudy, doby sonikace, tlaku, teploty, průtoku a složení rozpouštědla. To vám umožňuje optimalizovat extrakční proces s ohledem na výtěžnost, profil extraktu, průchodnost a požadavky na následné zpracování.
Proces sonikace konopí
Ultrazvukem asistovaná extrakce je založena na opakování vysokotlakých a nízkotlakých cyklů. Tyto střídavé vysokotlaké a nízkotlaké cykly 20 000krát za sekundu sonikace vytvářejí intenzivní smykové síly a kapalné trysky. Toto extrémní napětí překonává selektivitu membrány, perforuje a rozbíjí buněčnou stěnu a vede k vysokému přenosu hmoty mezi vnitřní buňkou a okolním rozpouštědlem. Ultrazvukovou extrakcí lze dosáhnout vyšších výnosů a kratších dob extrakce. Vzhledem k tomu, že ultrazvuková extrakce je reprodukovatelný proces, lze výsledky extrakce opakovat pro standardizovanou kvalitu extraktu.
Ultrazvukové extraktory Hielscher vám poskytují plnou kontrolu nad důležitými parametry extrakce. Nastavením amplitudy, doby trvání, tlaku a složení kapaliny lze přesně řídit a reprodukovat výstup z extrakčního procesu.
Rozpouštědla pro extrakci konopí
Ultrazvuková extrakce je kompatibilní se všemi běžnými rozpouštědly, což vám umožňuje použít rozpouštědlo podle vlastního výběru, jako je voda, rozpouštědla a oleje (např. H₂O, CO₂, ethanol, methanol, butan, propan, olivový olej, kokosový olej atd.).
Mezi běžná rozpouštědla a extrakční média patří:
U produktů určených k perorálnímu užití se často upřednostňují rozpouštědla a nosné oleje vhodné pro styk s potravinami. Pro analytické testování a kontrolu kvality lze použít laboratorní rozpouštědla. Při průmyslové extrakci kanabinoidů se běžně volí postupy založené na etanolu a CO2. Ultrazvuková léčba může zlepšit přenos hmoty v mnoha z těchto systémů rozpouštědel, a může tak pomoci zkrátit dobu extrakce, zlepšit účinnost extrakce nebo podpořit standardizaci procesu.
Teplota extrakce
U mnoha procesů botanické extrakce se účinné ultrazvukové extrakce dosahuje při teplotách v rozmezí 0 °C až 60 °C. Nižší teploty mohou přispět k zachování těkavých aromatických látek a složek citlivých na teplotu, zatímco mírné teploty mohou zlepšit rozpustnost a rychlost extrakce. Ideální teplota závisí na rozpouštědle, biomase, cílových sloučeninách a specifikacích konečného produktu.
Ultrazvukové systémy Hielscher lze vybavit chladicími plášti, výměníky tepla a reaktory s regulací teploty, aby byl proces extrakce udržován v požadovaném teplotním rozmezí.
Kombinované extrakční metody – Synergie
Dodatečná instalace ultrazvukového zařízení do stávajícího zařízení na extrakci konopí může přispět ke zlepšení výkonu extrakce, zvýšení průchodnosti, zkrácení doby extrakce nebo k větší reprodukovatelnosti procesu.
Ultrazvukovou extrakci lze snadno kombinovat s tlakem, teplem, superkritickými extrakčními podmínkami nebo Soxhletovým extraktorem pro zlepšení výsledků a / nebo přizpůsobení nastavení extrakce konkrétním požadavkům. Zvláštní zájem má dodatečná montáž ultrazvuku do stávajícího zařízení na extrakci konopí, pokud stávající metoda extrakce nedosahuje požadovaného výkonu a výstupu.
Stávající extrakční zařízení lze snadno modernizovat instalací ultrazvukového extraktoru. Rádi vám pomůžeme s vyhodnocením procesů, výběrem zařízení, návrhem instalace i integrací do vašich stávajících výrobních linek.
Přečtěte si více o ultrazvukem vylepšené superkritické extrakci CO2!
Oblasti použití pro ultrazvukovou extrakci konopí
Díky přesnému řízení procesu a lineární škálovatelnosti je možné převést parametry extrakce z laboratorních pokusů do pilotní výroby a do výroby v plném měřítku. To umožňuje zpracovatelům vyvinout spolehlivou extrakční metodu, ověřit ji v menším měřítku a s jistotou ji rozšířit do většího měřítka.
Kanabinoidy, terpeny a další účinné látky rostliny konopí se extrahují pro různé účely. Ultrazvuková extrakce je důvěryhodná metoda k získání výtažků z rostliny konopí pro
- Zdravotnická/farmaceutická výroba
- Produkty z rekreačního konopí
- nutraceutická a potravinářská výroba
- před následným zpracováním, např. nanoemulgací
- Testování účinnosti léčiv
- forenzní/chemická analýza
Ultrazvukové extraktory – pro malé i velké měřítko
Hielscher Ultrasonics je vaším partnerem pro vysoce výkonné ultrazvukové extrakční zařízení. Ať už chcete vyrábět menší šarže vysoce kvalitních CBD extraktů pro vaši butikovou značku nebo zpracovávat velké množství konopí nebo marihuany v průmyslovém měřítku – Hielscher Ultrasonics má pro vás ideální ultrazvukové extrakční zařízení!
Lineární škálovatelnost a přesné řízení procesů umožňují spolehlivé výsledky na jakékoli úrovni. Přečtěte si více o škálování ultrazvukových extrakčních procesů!
Pomůžeme vám: Naše poradenství & Služba optimalizace procesů
Hielscher Ultrasonics má dlouholeté zkušenosti s ultrazvukovým zpracováním a má hluboké znalosti o ultrazvukových extrakčních procesech. Pomůžeme vám s doporučeními pro nejvhodnější ultrasonicator pro váš proces a naučíme vás, jak co nejefektivněji používat naše zařízení. Naši inženýři jsou k dispozici pro instalační služby po celém světě.
V naší plně vybavené ultrazvukové procesní laboratoři v Německu je náš tým procesních inženýrů a chemiků schopen vyvinout a optimalizovat váš proces pro vás nebo společně s vámi.
- krátká doba extrakce
- vysoká rychlost odsávání
- Úplnější extrakce
- jemná, netepelná úprava
- Snadná integrace a bezpečný provoz
- žádné nebezpečné / toxické chemikálie, žádné nečistoty
- Nízké náklady
- Energeticky úsporné
- Zelená extrakce: šetrná k životnímu prostředí
Co je to ultrazvuková extrakce konopí?
Ultrazvuková extrakce konopí je metoda extrakce, při které se pomocí vysoce výkonného ultrazvuku uvolňují kanabinoidy, terpeny a další bioaktivní látky z rostlinného materiálu konopí nebo konopí setého. Ultrazvuková kavitace vytváří v kapalině intenzivní smykové síly, které narušují rostlinné buňky a zlepšují přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem.
Jak ultrazvuk zlepšuje extrakci kanabinoidů?
Ultrazvuk zlepšuje extrakci kanabinoidů tím, že narušuje buněčné stěny, zvyšuje pronikání rozpouštědla a urychluje uvolňování látek z rostlinné matrice. To může zkrátit dobu extrakce a zvýšit její účinnost ve srovnání s pomalými pasivními metodami, jako je macerace.
Které kanabinoidy lze extrahovat pomocí ultrazvukové extrakce?
Ultrazvukovou extrakcí lze extrahovat kanabinoidy, jako jsou CBD, THC, THCA, CBDA, CBG a další sloučeniny přítomné v biomase konopí nebo technického konopí. Konečné složení kanabinoidů závisí na rostlinném materiálu, rozpouštědle, teplotě, době extrakce a podmínkách následného zpracování.
Dokáže ultrazvuková extrakce zachovat terpeny?
Ano, ultrazvuková extrakce může probíhat při nízkých a regulovaných teplotách, což je výhodné při zpracování látek citlivých na teplo, jako jsou terpeny. Regulace teploty, krátká doba extrakce a výběr vhodného rozpouštědla pomáhají chránit těkavé a citlivé složky extraktu.
Jaká rozpouštědla lze použít při ultrazvukové extrakci konopí?
Ultrazvuková extrakce konopí je kompatibilní s mnoha běžnými extrakčními médii, včetně etanolu, směsí vody a etanolu, jedlých olejů, jako je olivový nebo kokosový olej, a dalších rozpouštědel specifických pro daný proces. Výběr nejvhodnějšího rozpouštědla závisí na zamýšleném produktu, regulačních požadavcích, následném zpracování a cílových sloučeninách.
Je ultrazvuková extrakce vhodná pro extrakci konopí pomocí etanolu?
Ano, při ultrazvukové extrakci konopí se běžně používá ethanol. Ultrazvuková léčba může extrakci etanolem zefektivnit tím, že zlepšuje kontakt mezi rozpouštědlem a rostlinným materiálem, zkracuje dobu extrakce a napomáhá zajistit reprodukovatelné procesní podmínky.
Lze při ultrazvukové extrakci konopí použít nosné oleje?
Ano, kanabinoidy lze extrahovat do nosných olejů, jako je olivový olej nebo kokosový olej. To může být užitečné u přípravků, kde olej slouží přímo jako extrakční médium nebo jako součást složení konečného produktu.
Je ultrazvuková extrakce konopí tepelný proces?
Ne. Ultrazvuková extrakce je považována za šetrnou, netermální extrakční metodu. Ačkoli je třeba i nadále sledovat a regulovat teplotu procesu, extrakční účinek je především mechanický: kavitace, smykové síly, rozrušení částic a zlepšený přenos hmoty.
Jak dlouho trvá ultrazvuková extrakce konopí?
Doba extrakce závisí na rostlinném materiálu, velikosti částic, rozpouštědle, teplotě, koncentraci pevných látek, amplitudě ultrazvuku a konfiguraci zařízení. V mnoha případech sonikace výrazně zkracuje dobu extrakce ve srovnání s konvenčním macerováním.
Lze ultrazvukovou extrakci konopí rozšířit na průmyslovou výrobu?
Ano. Ultrazvukovou extrakci lze škálovat od laboratorních testů až po pilotní a průmyslovou výrobu. Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou k dispozici pro zkoušky malých šarží, vývoj procesů i velkokapacitní kontinuální zpracování.
Které parametry procesu jsou při ultrazvukové extrakci konopí nejdůležitější?
Mezi důležité parametry patří amplituda ultrazvuku, doba sonikace, teplota, tlak, typ rozpouštědla, poměr rozpouštědla k biomase, velikost částic a podmínky míchání či průtoku. Přesné řízení těchto parametrů pomáhá dosáhnout reprodukovatelné kvality extraktu.
Lze do stávající linky na extrakci konopí přidat ultrazvukovou extrakci?
Ano. Ultrazvuková zařízení lze často začlenit do stávajících extrakčních systémů za účelem zlepšení přenosu hmoty, zkrácení doby zpracování nebo zvýšení účinnosti extrakce. Optimální způsob integrace závisí na stávající metodě extrakce, způsobu nakládání s rozpouštědlem, výkonu a dostupném prostoru pro zpracování.
Který ultrazvukový přístroj značky Hielscher je vhodný pro extrakci konopí?
Výběr vhodného ultrazvukového zařízení závisí na požadované velikosti šarže, průtoku, použitém rozpouštědle, rostlinném materiálu a výrobním cíli. Menší přístroje jsou vhodné pro studie proveditelnosti a vývoj postupů v laboratorním měřítku, zatímco průmyslová ultrazvuková zařízení řady UIP jsou určena pro extrakci v pilotním a výrobním měřítku.
Jak si mám vybrat správné zařízení pro ultrazvukovou extrakci?
Chcete-li zvolit správnou konfiguraci, určete typ biomasy, požadované kanabinoidy či terpeny, rozpouštědlo, velikost šarže nebo průtok v kontinuálním režimu, teplotní limity a následné kroky zpracování. Společnost Hielscher vám na základě těchto požadavků doporučí vhodný ultrazvukový procesor, sonotrodu, reaktor a parametry procesu.
Základní informace o ultrazvukové extrakci
Výkonový ultrazvuk je osvědčená metoda pro účinnou a spolehlivou extrakci aktivních sloučenin včetně bylinných/léčivých sloučenin, oleje, proteinů a bioaktivních látek (např. flavonů, polyfenolických látek, antokyanů, aromat) z rostlin, bylin, květin a semen.
Pro ultrazvukovou extrakci jsou silné ultrazvukové vlny spojeny do směsi rostlin a rozpouštědel, takže dochází k akustické kavitaci. Akustická kavitace je popisována jako ultrazvukem způsobená tvorba, růst a implozivní kolaps bublin v kapalinách.
“Během kavitace kolaps bublin vytváří intenzivní místní ohřev a vysoké tlaky s velmi krátkou životností. V oblacích kavitujících se bublin mají tyto horké skvrny ekvivalentní teploty zhruba 5000 K, tlaky asi 1000 atmosfér a rychlosti ohřevu a chlazení nad 1010 K/s. Při kavitaci s jednou bublinou mohou být podmínky ještě extrémnější. Kavitace pak může vytvořit extrémní fyzikální a chemické podmínky v jinak studených kapalinách. Pokud jsou kapaliny obsahující pevné látky ozařovány ultrazvukem, může dojít k souvisejícím jevům. V blízkosti prodlouženého povrchu pevné látky se zhroucení dutiny stává nesférickým, což pohání vysokorychlostní proudy kapaliny do povrchu pevné látky. Tyto výtrysky a související rázové vlny mohou způsobit značné poškození povrchu a vystavit čerstvé, vysoce zahřáté povrchy. Kromě toho dojde k vysokorychlostním srážkám mezi částicemi během ultrazvukového ozařování suspenzí kapalného prášku kavitací a rázovými vlnami, které vytváří v takových suspenzích. Výsledné srážky jsou schopny vyvolat dramatické změny v morfologii, složení a reaktivitě povrchu.” [Suslick 2001: 2n.]
Tyto intenzivní podmínky ultrazvukové kavitace mají několik účinků na rostlinný materiál a jejich extrahovatelnost:
- překonání selektivity buněčné membrány
- zvýšený přenos hmoty mezi buňkou uvnitř a okolním rozpouštědlem
- Rozbití buněk
- Uvolňování intracelulárního materiálu
Díky tomu je sonikace vysoce účinnou metodou extrakce. Vzhledem k intenzivním mechanickým silám lze často použít zelená a mírná rozpouštědla, jako je voda, etanol atd.
Ultrazvuková extrakce zkracuje dobu extrakce a umožňuje snížené a / nebo mírnější použití rozpouštědla. To znamená, že ultrazvuková extrakce vede k vyšším rychlostem extrakce a produkuje zdravější extrakty. To je způsobeno vlastnostmi jeho provozu při nízké teplotě, a to jak ke snížení tepelných ztrát způsobených teplotními faktory, tak k zabránění odpařování látek v důsledku nízkého bodu varu a také k zachování biologicky aktivních látek.
Další výhoda ultrazvukové extrakce spočívá v jejím jednoduchém a bezpečném použití a přesně kontrolovatelné aplikaci. Jako metoda netepelné extrakce může být sonikace prováděna při nízkých teplotách, aby se zabránilo degradaci tepelně citlivých látek obsahujících teplo.
Literatura/Odkazy
- 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.
Ultrazvukové zpracování: Hielscher vás podporuje od proveditelnosti a optimalizace až po komerční výrobu!
SonoStation: Mobilní systém na klíč pro ultrazvukové zpracování – skládající se z ultrazvukových dispergátorů, čerpadla, míchadla a nádrže