Udstyr til cannabisekstraktion – fordelen ved sonikering
Udstyr til ultralydsekstraktion har mange fordele, som gør ultralydsekstraktion til den overlegne ekstraktionsmetode til hamp og marihuana. Selvom ekstraktion af bioaktive forbindelser såsom THC og CBD fra cannabis kan udføres med forskellige teknikker, tilbyder sonikering talrige fordele. På grund af det høje udbytte, ekstrakterne af høj kvalitet, den hurtige proces, de lave investerings- og driftsomkostninger samt den sikre og brugervenlige betjening er ultralydsekstraktion den foretrukne metode til ekstraktionsprocesser i både småskala- og industriel produktion af cannabisekstrakter.
Fordele ved ultralydsekstraktion af cannabis
Ultralydsapparater med sonde er en type ekstraktionsudstyr, der anvender ultralydsbølger til at nedbryde plantemateriale og udtrække ønskede forbindelser. Denne metode har vist sig at overgå traditionelle ekstraktionsmetoder til cannabisekstraktion af flere grunde:
- Effektivitet: Ultralydssonder kan udtrække en højere procentdel af målforbindelserne fra plantemateriale end traditionelle ekstraktionsmetoder såsom opløsningsmiddelekstraktion eller dampdestillation. Det skyldes, at ultralydssonder anvender højfrekvente lydbølger til at nedbryde plantematerialet på celleniveau, hvilket gør det lettere at udtrække de ønskede forbindelser.
- Hurtig ekstraktion: Ultralydssonder kan udtrække målforbindelser fra plantemateriale på få minutter, mens traditionelle ekstraktionsmetoder kan tage timer eller endda dage. Det betyder, at ultralydssonder kan behandle mere materiale på kortere tid, hvilket gør det til en mere effektiv ekstraktionsmetode.
- Fuldt spektrum: Ultralydsapparater med sonde udtrækker hele spektret af bioaktive forbindelser. Det gør det muligt at fremstille fuldspektrumekstrakter med ultralydssonder. Disse ekstrakter er kendt for deres entourageeffekt, som kan være vigtig til medicinske formål eller forskningsformål.
- Sikkerhed: Ultralydssonder betragtes som en sikrere ekstraktionsmetode sammenlignet med traditionelle metoder såsom opløsningsmiddelekstraktion, der kan indebære brug af brandfarlige og potentielt giftige opløsningsmidler, eller superkritiske CO2-ekstraktorer, der drives under højt tryk. Ultralyd er kompatibel med enhver type opløsningsmiddel, herunder vand og vandig ethanol, hvilket gør det til en sikrere og mere miljøvenlig ekstraktionsmetode.
Kort opsummeret har cannabisekstraktion med ultralydssonder flere fordele frem for traditionelle ekstraktionsmetoder, herunder højere effektivitet, hastighed, selektivitet og sikkerhed.
Ultralydsekstraktor UIP2000hdT (2kW) til industriel produktion af helt naturlige, økologiske cannabisekstrakter.
Ultralydsapparater sammenlignet med CO2-ekstraktorer til cannabisekstraktion
Superkritisk CO2-ekstraktion er en konventionel metode til fremstilling af cannabisekstrakter. På grund af høje omkostninger, sikkerhedsproblemer og kompleks betjening har ultralydsapparater imidlertid erstattet adskillige installerede CO2-ekstraktorer. Læs nedenfor om de fordele, der gør sonikering overlegen i forhold til superkritisk CO2-ekstraktion.
- Udbytte: Ultralydsekstraktion har vist sig at give et højere udbytte af ønskede forbindelser sammenlignet med CO2-ekstraktion. Det skyldes, at ultralydsekstraktion kan nedbryde plantemateriale på celleniveau, hvilket muliggør en mere effektiv ekstraktion af målforbindelserne.
- Hastighed: Ultralydsekstraktion kan gennemføres på få minutter, mens CO2-ekstraktion kan tage flere timer. Det betyder, at ultralydsekstraktion er en hurtigere metode og kan behandle større materialemængder på kortere tid.
- Selektivitet: Ultralydsekstraktion giver bredspektrede ekstrakter, som indeholder et bredt udvalg af bioaktive forbindelser. Bredspektrede ekstrakter værdsættes for deres såkaldte entourageeffekt, hvor stoffer understøtter og forstærker deres specifikke virkninger synergistisk. Det gør ultralydsekstraktion til en fremragende mulighed til både terapeutiske ekstrakter og forskningsformål.
- Energieffektivitet: Ultralydsekstraktion bruger mindre energi end CO2-ekstraktion, hvilket gør det til en mere miljøvenlig mulighed.
- Udstyrsomkostninger: Udstyr til ultralydsekstraktion er generelt billigere end udstyr til CO2-ekstraktion, hvilket kan gøre det til en mere tilgængelig mulighed for producenter i lille skala.
- Sikkerhed: Ultralydsekstraktion kan udføres uden brug af brandfarlige eller giftige opløsningsmidler. Vand eller vandig ethanol er de mest almindeligt anvendte opløsningsmidler til cannabisekstraktion. Derimod kræver CO2-ekstraktion brug af CO2 under højt tryk. Disse høje tryk medfører risiko for CO2-lækage eller udstyrssvigt og de tilknyttede farer ved højt tryk. Derfor betragtes ultralydsekstraktion som en sikrere metode for både operatører og miljøet.
Ultralydsekstraktion af cannabis – ultralydens virkemåde ved ekstraktion
Ekstraktion med ultralyd er baseret på princippet om akustisk kavitation. Anvendelse af ultralyd med høj effekt på væsker og suspensioner resulterer i intens kavitation og forskydningskræfter. I en suspension af blade, knopper, blomster, stængler og andre plantedele nedbrydes plantecellerne af ultralydens forskydningskræfter, og de bioaktive forbindelser såsom cannabidiol (CBD) og tetrahydrocannabinol (THC) frigives. Ultralydsekstraktion er en veletableret, yderst effektiv og pålidelig teknik til isolering af bioaktive planteforbindelser. Især ved produktion af cannabisolier af høj kvalitet har sonikering vist sit værd på grund af det høje udbytte (større ekstraktmængde), den fremragende kvalitet (fuldt spektrum) og den korte behandlingstid. Anvendelse af ultralydsbølger er en mekanisk behandling, som er ugiftig, sikker og miljøvenlig.
120L batchvis ultralydsekstraktion af cannabis med UIP2000hdT og omrører
- Højere udbytte
- Høj kvalitet
- Ingen termisk nedbrydning
- Hurtig ekstraktion
- Enkel og sikker betjening
- Miljøvenlig ekstraktion
Et overblik – fordelene ved Hielscher ultralydsekstraktorer
Effektivitet
- Højere udbytter
- Hurtig ekstraktionsproces – på få minutter
- Ekstrakter af høj kvalitet – skånsom, ikke-termisk ekstraktion
- Miljøvenlige opløsningsmidler (vand, ethanol, glycerin, vegetabilske olier osv.)
Enkelhed
- Plug-and-play – opsætning og drift på få minutter
- Høj gennemløbskapacitet – til ekstraktproduktion i stor skala
- Batchvis eller kontinuerlig inline-drift
- Enkel installation og opstart
- Bærbar / flytbar – bærbare enheder eller enheder på hjul
- Lineær opskalering – tilføj endnu et ultralydssystem parallelt for at øge kapaciteten
- Fjernovervågning og fjernstyring – via pc, smartphone eller tablet
- Ingen procesovervågning nødvendig – opsæt og start
- Høj ydeevne – konstrueret til kontinuerlig produktion 24/7
- Robusthed og lavt vedligeholdelsesbehov
- Høj kvalitet – konstrueret og fremstillet i Tyskland
- Hurtig påfyldning og tømning mellem partier
- Let at rengøre
Sikkerhed
- Enkel og sikker drift
- Ekstraktion uden eller med opløsningsmidler (vand, ethanol, vegetabilske olier, glycerin osv.)
- Ingen høje tryk og temperaturer
- ATEX-certificerede eksplosionssikre systemer fås
- Let at styre (også via fjernstyring)
UP400St ultralydsekstraktion af plantematerialer såsom cannabis i en 8L batch
Ultralydsudstyr til cannabisekstraktion
Hielscher Ultrasonic er din betroede partner, når det gælder højtydende udstyr til ultralydsekstraktion af cannabis og andre plantematerialer. Med utallige installationer verden over er Hielscher ultralydsekstraktorer bredt anerkendt for deres høje ekstraktionshastighed, pålidelighed og robusthed.
Fra mindre, kompakte bordultralydsapparater såsom UP400St (400W) til verdens mest kraftfulde UIP16000hdT dækker Hielscher hele spektret af udstyr til ultralydsekstraktion. Det gør os i stand til at anbefale den ultralydsekstraktor, der er bedst egnet til dine proceskrav.
Konstruktion, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland
Hielscher ultralydsapparater er kendt for deres højeste kvalitets- og konstruktionsstandarder. Robusthed og enkel betjening gør det muligt at integrere vores ultralydsapparater problemfrit i industrianlæg. Hielscher ultralydsapparater håndterer nemt barske forhold og krævende miljøer.
Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielscher ultralydsapparater er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene fra UL, CSA og RoHs.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 1 til 500mL | – | UP100H |
| 10 til 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 til 300L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| – | større | gruppe af UIP16000 |
Nyttig viden
Oversigt over og sammenligning af de mest almindelige cannabisekstraktionsmetoder
Ultralydsekstraktion
Produkt: Ultralydsekstraktion producerer et fuldspektrumekstrakt af høj kvalitet. Råekstraktet raffineres ved filtrering, destillation og/eller vinterisering.
Udstyrsomkostninger: fra ca. US$5.000 op til flere gange US$100.000 afhængigt af kapacitet og konfiguration
Opsætning: i batch-/tøndedrift eller kontinuerlig inline-drift
Tekniske færdigheder: let og sikkert at håndtere og betjene
Opløsningsmiddel: alle typer opløsningsmidler kan anvendes, såsom vand, vand-alkoholblanding, isopropylalkohol, hexan, ethanol, methanol, butan, vegetabilske olier (olivenolie, kokosolie), glycerin osv.
Målforbindelser: fuldt spektrum (alle tilgængelige cannabinoider og terpener)
Vigtigste fordele: højt udbytte, let at betjene, billigt, nem opskalering til industriel produktion
Opløsningsmiddelekstraktion (alkohol, ethanol)
Produkt: typisk et råekstrakt, der kræver yderligere raffinering såsom vinterisering eller filtrering. Ethanolekstraktet raffineres almindeligvis yderligere ved destillation efter vinterisering og filtrering.
Udstyrsomkostninger: mellem $5.000 og millioner afhængigt af størrelse, funktioner eller automatiseringsmuligheder.
Tekniske færdigheder: uddannet i grundlæggende kemi/mellemniveau.
Målforbindelser: alle tilgængelige cannabinoider; det resulterende ekstrakt indeholder små mængder monoterpener.
CO2 -ekstraktion
Produkt: råekstrakt, der kræver yderligere raffinering såsom vinterisering eller filtrering
Udstyrsomkostninger: mellem $100.000 og millioner af USD afhængigt af størrelse, funktioner eller automatisering
Tekniske færdigheder: uddannet i at håndtere flydende CO2 (højtrykssystem – sikkerhed)
Målforbindelser: cannabinoider med kun små mængder monoterpener
Kulbrinteekstraktion
Produkt: shatter, budder, voks, HTFSE, HCFSE eller råekstrakt til destillation eller terpener, der skal tilsættes destillatet
Udstyrsomkostninger: $5.000 til $100.000 afhængigt af størrelse og funktioner
Tekniske færdigheder: uddannet i kemi og sikkerhed (brug af brandfarlige væsker, flydende butan)
Målforbindelser: alle cannabinoider
Anvendelse af ultralydsbølger til ekstraktion
Når ultralyd med høj effekt anvendes på væskesystemer (herunder suspensioner og viskøse pastaer), dannes akustisk kavitation. Akustisk kavitation beskriver fænomenet, hvor kavitationsbobler dannes, vokser og til sidst imploderer. Under ultralydsbølgernes udbredelse oscillerer vakuumboblerne, vokser og kollapser, når boblen ikke kan absorbere mere energi. Bobleimplosionen skaber lokalt ekstreme forhold med meget høje temperaturer, tryk, opvarmnings- og afkølingshastigheder samt trykforskelle og væskestråler. De ekstreme forhold resulterer i termiske, mekaniske og kemiske effekter. Cellenedbrydningen og frigivelsen af bioaktive forbindelser (= ekstraktion) er en mekanisk effekt, som er meget virkningsfuld og effektiv.
Akustisk kavitation, der dannes af højintensiv, lavfrekvent ultralyd, skaber intense forskydningskræfter og lokalt forekommende store tryk- og temperaturforskelle, som giver den nødvendige påvirkning til cellenedbrydning, intens blanding og masseoverførsel. Disse ultralydsfremkaldte forskydningskræfter anvendes med succes til cannabisekstraktion.
På grund af den overlegne ekstraktmængde, den høje ekstraktionshastighed, proceshastigheden samt den enkle og sikre betjening anvendes ultralydsekstraktion med succes til ekstraktion af mange forskellige planteforbindelser.
Kraftige ultralydsbølger nedbryder cellematrixen i biologiske strukturer og frigiver de bioaktive forbindelser. Masseoverførslen mellem plantematerialet og opløsningsmidlet intensiveres. På grund af disse mekanismer er ultralydsekstraktion yderst effektiv til cannabisekstraktion.
Fremtrædende eksempler på ultralydsekstraktion er cannabis (cannabinoider og cannabisolie fra marihuana og hamp), curcumin, peber, safran, kaffe, bittermelon, olivenolie, avocadoolie, henna, ayurvediske urter, ingefær, te og andre lægeurter.
Decarboxylering
Decarboxylering er et vigtigt trin i effektiv produktion af de vigtigste bioaktive forbindelser i cannabis, såsom Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), cannabidiol (CBD) og cannabigerol (CBG). Decarboxylering, også kendt som “aktivering” eller “decarbing”, anvendes som forbehandling for at øge indholdet af THC (delta9-tetrahydrocannabinol) i plantematerialet. Kemisk er decarboxylering en reaktion, hvor en carboxylgruppe (-COOH) fjernes, og kuldioxid (CO2) frigives. For at øge THC-indholdet i cannabisplantematerialet anvendes procestrinnet decarboxylering. Ved decarboxylering kan mængden af ikke-psykoaktiv Δ9-tetrahydrocannabinolsyre (THCA) omdannes til psykoaktivt THC. Δ9-tetrahydrocannabinolsyre decarboxyleres ved opvarmning (til ca. 105°C / 220°F i 30 min. for tørt materiale, op til 90min. for fugtigt plantemateriale) og omdannes derefter til den psykoaktive forbindelse Δ9-tetrahydrocannabinol.
På lignende vis kan CBD-A-rigt cannabisplantemateriale decarboxyleres ved varmebehandling og derved omdannes til CBD. Ved vinterisering af plantemateriale opvarmes tørret, hakket plantemateriale til ca. 160°C / 320°F i 30–60min. for at igangsætte decarboxyleringen.
Decarboxyleringstemperaturer for cannabinoider:
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
Efterfølgende processer – filtrering og destillation
Efter ultralydsekstraktion skal cannabispartiklerne filtreres fra væsken. Derfor filtreres cannabissuspensionen gennem et filter, såsom et netfilter (f.eks. en filterpose), eller ved hjælp af en filterpresse. Den resulterende moderlud af opløsningsmiddel (f.eks. ethanol) og cannabisekstrakt koncentreres derefter ved at separere ethanolen. Typiske destillationsmetoder til fjernelse af opløsningsmidler anvender rotationsfordampere eller vakuumdestillationssystemer.
En rotationsfordamper (i daglig tale roto-vap) anvendes almindeligvis til at separere opløsningsmidler såsom ethanol fra cannabis og derved fremstille en raffineret cannabisolie. Reguleret temperatur og nem håndtering gør rotationsfordamperen til det dominerende destillationsudstyr i cannabisindustrien.
Vakuumdestillation anvendes hovedsageligt til at isolere CBD til farmaceutisk og medicinsk brug, hvor det er nødvendigt at fjerne terpener og/eller THC. Da terpener, THC og CBD har høje kogepunkter (mellem 160–250°C / 310–482°F), ville destillation under atmosfæriske forhold kræve behandling ved høj temperatur, hvilket medfører termisk nedbrydning af de varmefølsomme cannabinoider. Desuden igangsætter eksponering for ilt oxidative reaktioner, som påvirker cannabinoidernes kvalitet negativt. Ved anvendelse af vakuum sænkes kogepunkterne. Desuden fjernes ilt ved anvendelse af vakuum. Dermed reducerer destillation under vakuum den termiske og oxidative nedbrydning af ekstrakterne.
Vinterisering
Vinterisering er processen, hvor plantelipider, fedtstoffer og voks fjernes ved en alkoholvask for at separere cannabinoider og terpener fra uønskede stoffer såsom plantevoks, fedtstoffer og klorofyl. Ved vinterisering anbringes den ekstraherede cannabisolie i ethanol og afkøles til temperaturer under -20°C / -6°F. Ved disse lave temperaturer udfældes lipider, fedtstoffer og voks og kan fjernes.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industristørrelse.