Ultrazvuková extrakce s využitím konopí jako suroviny
- U rostliny cannabis sativa lze rozlišit dva druhy: marihuanu a konopí.
- Ultrazvuk je dobře známý jako vynikající metoda izolace kanabinoidů z marihuany i konopí.
Ultrazvuková extrakce kanabinoidů
Technologie ultrazvukové extrakce je vysoce účinná při uvolňování aktivních sloučenin (tj. kanabinoidů (CBD, THC, CBG), Esenciální oleje, Terpeny atd.) z rostlinného materiálu, jako jsou pupeny, listy a stonky.
Ultrazvuková extrakce překonává konvenční extrakční techniky díky různým výhodám:
Ultrazvukem asistovaná extrakce (SAE) je známá jako technika zintenzivňující proces, která zlepšuje přenos hmoty a uvolňuje vyšší výtěžky bioaktivních sloučenin, jako jsou kanabinoidy, terpeny atd.
Ultrazvuku produkuje vysoce kvalitní extrakty, protože ultrazvuková extrakce nevyžaduje použití drsných, toxických rozpouštědel k uvolňování kanabinoidů. Ultrazvuková extrakce může být spuštěna například s vodou, směsí vody a alkoholu, alkoholem nebo olejem (olivový, kokosový) jako rozpouštědly. Díky tomu je ultrazvukem asistovaná extrakce (SAE) výrazně šetrnější k životnímu prostředí.
Přečtěte si více o správné volbě rozpouštědel pro ultrazvukovou extrakci!
Mírné extrakční podmínky ultrazvuku vedou k extraktu, který nabízí stejné, ale zesílené vlastnosti suroviny (např. konopí, marihuana) - nabízí vynikající zdravotní účinky, chuť a vůni.
Hielscher ultrazvukové extraktory mohou být přesně řízeny. Díky plné kontrole nad parametry procesu, jako je intenzita a teplota, lze dosáhnout výjimečně vysoké kvality extraktu. Vzhledem k tomu, že sonikace je metoda netepelného zpracování, je zabráněno tepelné degradaci součástí citlivých na teplo. Extrakční teploty mezi 0-60 °C jsou optimální pro vynikající extrakty.
Další výhodou ultrazvukové extrakce je rychlý proces: Celý proces extrakce trvá jen několik minut, než se uvolní kanabinoidy z rostlinných buněk, zatímco jiné extrakční techniky vyžadují hodiny nebo dokonce dny zpracování.
Investiční i provozní náklady jsou minimální ve srovnání s alternativními extraktory, např. superkritickými extraktory CO2. Ultrazvukové extrakční systémy poskytují velmi rychlou návratnost investic.
UP400St pro extrakci kanabinoidů z konopí
- Vysoce kvalitní extrakty
- Úplnější extrakce
- vysoká rychlost odsávání
- Plnospektrální extrakt
- Použití různých rozpouštědel
- Netoxický
- Netepelná (studená) metoda
- Rychlý proces extrakce
- Bezpečné a snadno použitelné
- Lineární škálovatelnost
Konopí vs marihuana
Konopí je čeleď rostlin, kterou lze rozdělit do C. Indica a C. Sativa. Konopí a marihuana jsou druhy Cannabis Sativa.
Při porovnávání konopí vs marihuany je obrovský rozdíl; zatímco konopí obsahuje velmi nízkou koncentraci THC (0,3 % nebo méně), marihuana je bohatá na THC s koncentracemi mezi 15 % až 40 %.
Proto se konopí donedávna pěstovalo především pro průmyslové účely. V dnešní době je konopí ceněno také pro svůj výnos CBD. CBD je nepsychoaktivní kanabinoid, který má protizánětlivé a anxiolytické vlastnosti. Marihuana se pěstuje především pro svůj obsah THC, které se používá k rekreačním a léčebným účelům.
Konopný olej a CBD, hlavní kanabinoid obsažený v konopí, jsou slibné látky, které se podávají za účelem pomoci při zdravotních stavech, jako je úzkost, chronický zánět, autoimunitní onemocnění, bolest, bolesti hlavy a migrény, gastrointestinální poruchy a další.
Sonikátor typu sondy UP400St je oblíbený ultrazvukový extraktor používaný k izolaci CBD, THC, CBG, CBN, dalších kanabinoidů a také terpenů z konopí a marihuany.
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory
Hielscher Ultrazvuk nabízí malý, Střední velikost a industriální ultrazvukové procesory, které lze provozovat 24 hodin denně, 7 dní v týdnu. V závislosti na vaší surovině a objemu procesu jsme schopni vám nabídnout ultrazvukový extrakční systém, který vyhovuje vašim potřebám. Můžete si vybrat mezi dávkovou a kontinuální extrakcí. Pozdější rozšíření na větší procesní kapacity lze snadno provést, protože ultrazvukové procesy lze škálovat lineárně.
Hielscher pilotní a průmyslové systémy mohou dodávat velmi vysoké amplitudy – Umožňuje spolehlivý provoz s amplitudami až 200 μm a nepřetržitý provoz v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Robustnost sonikátorů Hielscher umožňuje provoz v těžkých podmínkách a v náročných prostředích.
Jako dlouholetý zkušený výrobce vysoce výkonných ultrazvukových extraktorů je Hielscher vaším spolehlivým partnerem pro sofistikovanou extrakci. My radit se a pomáhat našim zákazníkům s našimi znalostmi a vést je od testování proveditelnosti až po průmyslovou instalaci.
Kontaktujte nás nyní! Rádi s vámi prodiskutujeme vaše požadavky na extrakci!
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Instalace Hielscher UIP4000hdT, 4kW ultrazvukový extraktor, pro průmyslovou těžbu.
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.
Fakta, která stojí za to vědět
Ultrazvuková extrakce se stala nejúčinnější a uživatelsky nejpřívětivější technikou, pokud jde o extrakci bioaktivních sloučenin z botaniky. Nejvýraznějším příkladem úspěšné extrakce může být izolace CBD a dalších kanabinoidů z konopí.
Ultrazvukové vs. konvenční extrakční metody
Namáčení v etanolu je jednoduchá metoda, ale je velmi časově náročná, kapacita procesu je omezená a náklady na rozpouštědla a energii jsou vysoké. Zbytková rozpouštědla v konečném produktu narušují cíl výroby vysoce kvalitního extraktu.
Extrakce pomocí uzavřeného uhlovodíkového systému vyžaduje použití fosilních paliv, aby bylo možné v konečném produktu nalézt rakovinotvorné látky, jako je benzen.
Superkritické systémy odsávání CO2 mají vysoké investiční náklady i spotřebu energie. Superkritické extraktory CO2 vyžadují pro provoz dobře vyškolený personál, protože provoz systémů s vysokým tlakem CO2 je nebezpečný. Když CO2 unikne, může to způsobit smrt přítomných pracovníků udušením.
Kritická extrakce vody je ekologickou alternativou, která je pomalá a uvolňuje pouze malou část bioaktivních sloučenin.
Ultrazvuková extrakce
Ultrazvuková extrakce je zintenzivňující extrakční technika, kterou lze použít v kombinaci s Voda (bez rozpouštědel) stejně jako s rozpouštědla jako je etanol, ethanol-voda, glycerin, methanol, rostlinné oleje nebo jiná rozpouštědla dle výběru. Ultrazvuková extrakce podporuje přenos hmoty, takže Výtěžnost extraktu 95-99% lze získat. Sonikace může být snadno škálována a produkuje vysoce kvalitní extrakty.
Malý ultrazvukový extraktor, jako je UP400St (400W) je schopen zpracovat dávku až 10 l během 5-15 minut (v závislosti na parametrech procesu, jako je surovina (čerstvá nebo sušená; pupeny, listy, stonky), rozpouštědlo, teplota).
2kW výkonný ultrazvukový extraktor UIP2000hdT Může být provozován jako inline systém. V průtokovém režimu UIP2000hdT snadno zpracovává 200 až 800 l/h (také v závislosti na parametrech procesu).
Investiční náklady na ultrazvukový procesor jsou ve srovnání s extraktorem CO2 nízké. Zanedbávají se také náklady na energii na provoz. Ultrazvukové extraktory jsou velmi bezpečné, snadno se čistí a vyžadují velmi nízkou údržbu.
marihuana
Bioaktivní sloučeniny rostliny konopí (konopí i marihuany) si v blízké minulosti získaly velkou pozornost. Zejména u kanabinoidu kanabidiolu (CBD) bylo prokázáno mnoho zdravotních přínosů, které sahají od protirakovinných a protizánětlivých vlastností až po úlevu od bolesti a antidepresivní účinky. Kromě kanabidiolu obsahuje rostlina konopí řadu dalších kanabinoidů, jako je THC (tetrahydrokanabinol), kanabinol (CBN), kanabigerol (CBG), kanabichromen (CBC) a kanabinodiol (CBND). Kanabinoidy prokázaly obrovský terapeutický potenciál a jsou v centru pozornosti mnoha výzkumných studií.
Zdá se, že interakce různých kanabinoidů a dalších bioaktivních sloučenin, jako jsou terpeny, polyfenoly, flavonoidy a alkaloidy, vede k ještě lepším zdravotním přínosům. Souhra různých terpenů, různých kanabinoidů a dalších rostlinných sloučenin se nazývá “Efekt stafáže”. Díky těmto doprovodným účinkům jsou plnospektrální extrakty, které lze úspěšně získat ultrazvukem asistovanou extrakcí (SAE), známé svými výjimečnými terapeutickými účinky.
Konopné terpeny
Terpenoidy jsou složky esenciálních olejů, které lze nalézt v rostlinných látkách. Rostlina konopí je velmi bohatá na Terpeny. V konopí se terpeny tvoří v trichomech rostliny. Trichomy jsou lesklé, lepkavé krystaly, které ulpívají na listech a pupenech. Tyto trichomy jsou přirozeným obranným mechanismem rostliny konopí, který chrání rostlinu před hmyzem a zvířaty. Díky voňavé vůni působí terpeny jako repelent. Pro nás lidi je nejvýraznější vlastností konopných terpenů jejich vůně. Tyto terpeny přispívají k rozmanitým zdravotním přínosům rostliny konopí (konopí a marihuany).
Kromě své vůně a vůně jsou molekuly terpenů silnými botanickými látkami, které nabízejí různé léčebné výhody.
Marihuana i konopí rodu Cannabis Sativa obsahují výjimečné množství terpenoidů a obsahují více než 100 různých typů těchto látek.
Každý terpen má jedinečné vlastnosti, které sahají od sedativních až po povznášející. Například nerolidol má sedativní a protiúzkostné účinky, linalool pomáhá zvládat příznaky úzkosti a artritidy, zatímco myrcen je známý tím, že zmírňuje chronickou bolest. Terpeny β-myrcen, ɣ-pinen a humulen snižují zánět a mají analgetické účinky.
Různé terpeny jsou jedinečné pro konopí, ale mnoho terpenů, které se nacházejí v konopí, je přítomno i v několika dalších rostlinách. Karyofylen se nachází např. v zelené listové zelenině, chmel stejně jako v rozmarýnu a oreganu. Limonen je hlavní terpen, který se nachází v citrusových plodech, jako jsou citrony a pomeranče.
Efekt doprovodu
Každý terpen je známý svými specifickými terapeutickými účinky. Je však známo, že terpeny a další botanické sloučeniny, jako jsou polyfenoly a flavonoidy, vykazují výjimečné synergické účinky, které vedou ke zlepšení symbiózy mezi kanabinoidy. Tato interakce různých bioaktivních sloučenin je známá jako “Efekt stafáže“.
Díky doprovodnému efektu jsou terpeny biologicky dostupnější a pomáhají tělu efektivněji vstřebávat kanabinoidy.
Druhy bioaktivních sloučenin
Počet, koncentrace a rozmanitost bioaktivních sloučenin jsou zodpovědné za léčivé vlastnosti botanického extraktu. Tyto bioaktivní sloučeniny jsou syntetizovány jako sekundární metabolity, které nepřispívají k růstu ani fotosyntéze v rostlinách. Pro rostliny jsou však klíčové’ přežití a interakce s prostředím. Botanické bioaktivní sloučeniny lze obecně rozdělit do tří tříd terpenů a terpenoidů, alkaloidů a fenolických sloučenin. Fenolické sloučeniny jsou nejrozšířenější skupinou sekundárních metabolitů v rostlinné říši a jsou dobře známé a ceněné pro své antioxidační účinky. Další důležitou skupinou nízkomolekulárních fenolických sloučenin jsou flavonoidy, které vykazují také velmi silné antioxidační účinky.
Řada fenolických sloučenin zahrnuje fenolové kyseliny, jako je kyselina benzoová a hydroxyskořicová, flavonoidy, jako jsou flavony a flavonoly, lignany a stilbeny. Plnospektrální extrakt (např. získaný Ultrazvuková extrakce z konopí) zahrnuje všechny tyto různé rostlinné sloučeniny, které vykazují nejširší účinky na zdraví.
Princip činnosti ultrazvukové extrakce
Ultrazvuková extrakce je založena na akustických vlnách (ultrazvuk) spojených s kapalným médiem. Intenzivní ultrazvukové vlny generují cykly vysokého tlaku / nízkého tlaku. V důsledku tlakových rozdílů během šíření ultrazvukových vln kapalinou dochází ke kavitačním bublinám. Imploze těchto kavitačních bublin má za následek podmínky s vysokou energetickou hustotou.
Ultrazvuková extrakce aktivních sloučenin a éterických olejů je založena na pracovním principu Akustická kavitace. Obrázek výše ukazuje účinek kolapsu kavitační bubliny a následné uvolnění esenciálního oleje z rostlinného materiálu
zdroj: Altaf et al. 2018
Podmínky v blízkosti implodujících kavitačních bublin mohou být extrémní – s teplotami až 4500°C a tlaky až 100 MPa. Imlosion a výsledné smykové diferenciály mají za následek velmi vysoké smykové síly a turbulence v kavitačním horkém místě. Kombinace těchto faktorů tlakových rozdílů, tepelných rozdílů a smyku podporuje přenos hmoty a tím i extrakční procesy. Intenzivními ultrazvukovými kavitačními silami jsou buňky (např. rostlin, bakterií nebo tkání) narušeny a intracelulární materiál (jako jsou oleje, lipidy, proteiny a účinné látky) jsou uvolňovány do okolního rozpouštědla.
Ultrazvuková extrakce je proto preferovanou metodou pro zintenzivnění extrakčních procesů.
Ultrazvuková extrakce je založena na akustické kavitaci a jejích hydrodynamických smykových silách
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory od laboratorního po pilotní a průmyslové měřítko.