Krystallisation af cannabinoider med sonikering
Krystallisation er et nødvendigt procestrin for at fremstille krystallinsk CBD-isolat. Ultralydsbaseret nanokrystallisation (sonokrystallisation) anvendes i vid udstrækning til at fremstille krystallinske isolater såsom CBD-isolat fra en overmættet opløsning. Ved hjælp af ultralydsbølger med høj effekt fremmer intens omrøring dannelsen af fejlfri CBD-krystaller. Ultralydskrystallisation er en præcist styrbar, højeffektiv og hurtig metode til fremstilling af krystallinsk CDB-isolat.
Ultralydskrystallisation af CBD
Krystallisation af CBD-isolat er en udfældningsproces, hvor CBD danner faste stoffer i et opløsningsmiddel. For at krystallisere CBD skal det opløste stof (dvs. destilleret CBD-olie) opløses i et opløsningsmiddel, så der dannes en overmættet opløsning. Ultralydsbølger fungerer som en ekstern stimulus, der igangsætter dannelsen af krystalkim (kimdannelse) og hjælper med at fremme og styre krystalvæksten.
Typisk anvendte opløsningsmidler: pentan eller heptan.
Hvordan fremmer sonikering krystallisation af CBD?
Sonikering er en højeffektiv omrøringsmetode, der frembringer en homogen, overmættet opløsning af CBD-ekstraktet i et opløsningsmiddel. Under den intense ultralydsomrøring af den overmættede opløsning kan der dannes krystalkim, som efterfølgende fungerer som vækstpunkter for CDB-krystallerne. Ultralydsomrøring intensiverer masseoverførslen mellem de første krystalkim og den overmættede opløsning, så krystallerne vokser hurtigt og ensartet. Det betyder, at sonikering er en meget effektiv teknik til at fremme og styre produktionen af CBD-krystaller.
Reaktor med ultralydsapparatet UIP2000hdT til sonokrystallisation af cannabinoider
Hvad forskningen siger
“Når ultralyd anvendes på en opløsning med henblik på krystallisation, kan det påvirke de krystallinske produkters egenskaber betydeligt. Ultralydsbestråling reducerer induktionstiden og den metastabile zone og øger kimdannelseshastigheden. På grund af disse virkninger giver det generelt mindre krystaller med en snævrere størrelsesfordeling sammenlignet med konventionel krystallisation. Ultralydsbestråling kan også forårsage fragmentering af eksisterende krystaller som følge af kollisioner mellem krystaller eller sonofragmentering.” [Kim and Suslick, 2018]
Krystallisation af cannabinoider under omrøring
Ultralydskrystallisation (også kendt som sonokrystallisation) er en form for kontrolleret krystallisation under omrøring, som overgår konventionelle udfældningsteknikker ved hurtig krystaldannelse som følge af intens ultralydsomrøring. Ultralydsomrøringen og -blandingen tilfører blandingen af CBD-ekstrakt og opløsningsmiddel store kinetiske kræfter. Derved frembringes en overmættet opløsning, hvor ultralydsomrøring efterfølgende fremmer masseoverførslen, som øger krystallisationshastigheden. Ultralydskrystallisation er en hurtig proces, som kan styres præcist. Dette gør det muligt at dyrke krystaller med ensartet størrelse og opretholde en vedvarende høj standard for produktkvaliteten. Ved at justere sonikeringsparametrene muliggør ultralydskrystallisation krystallisation af ensartede krystaller i mikrometer- eller nanometerstørrelse. Dyrk krystaller til en tilpasset størrelse ved at anvende etablerede procesparametre. Ved anvendelse af sonokrystallisation bliver det muligt at udfælde krystaller i nanometerstørrelse, som giver overlegen biotilgængelighed og værdsættes af kunderne for deres højere effektivitet og udtalte sundhedsmæssige fordele. Den præcise styring af sonokrystallisationsparametrene giver gentagelige/reproducerbare resultater. Desuden kan ultralydskrystallisation af cannabinoider skaleres fuldstændigt lineært til enhver produktionsmængde. Da ultralydskrystallisation resulterer i CBD-isolat af høj kvalitet, reduceres efterfølgende processer såsom oprensning til et minimum.
Ultralydsapparatet UP200St kan integreres i kemiske reaktorer med omrøring for at fremskynde og forbedre krystallisationen.
- Krystallisation under omrøring
- Samkrystallisation
- Antisolventkrystallisation
- Kølekrystallisation
- Smeltekrystallisation
- Reaktiv krystallisation / udfældning
Ultralydskrystallisatorer til produktion af CBD-isolat
Hielscher Ultrasonics er din partner med mange års erfaring inden for højtydende ultralydskrystallisationsprocesser. Hielscher Ultrasonics leverer et bredt udvalg af udstyr til ultralydskrystallisation til batchbehandling og kontinuerlig inlinebehandling. Hielscher Ultrasonics’ udstyr er installeret i fødevare- og lægemiddelproduktionsanlæg verden over og opfylder de højeste kvalitetsstandarder. Hielschers ultralydskrystallisationssystemer er egnede til processtandardisering, vedvarende høj produktkvalitet og god fremstillingspraksis (GMP) og er i overensstemmelse med dine mål om overlegne produktionsstandarder.
- Krystaller i mikrometer- og nanometerstørrelse (justerbar)
- Høj effektivitet
- Præcist styret krystalvækst
- Ensartet krystalvækst
- Fejlfri form
- Proces med én gennemløbspassage / i én beholder
- Gentageligt, reproducerbart resultat
- Nem og sikker at betjene
Høje amplituder til sonokrystallisation
Sonikering med ultralydsbølger med høj amplitude reducerede induktionstiden mere end sonikering med bølger med lav amplitude. [Kim and Suslick, 2018] Sonikering med høj effekt ved høje amplituder frembringer vedvarende intens mikroturbulens, forskydningskræfter og omrøring. Disse mikro- og makrobevægelser i den overmættede suspension resulterer i forbedret masseoverførsel og efterfølgende øgede krystallisationshastigheder. Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder.
Alt udstyr er bygget til 24/7/365-brug under fuld belastning, og dets robusthed og pålidelighed gør det til arbejdshesten i din sonokrystallisationsproces. Dette gør Hielschers ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsredskab, der opfylder dine krav til sonokrystallisation.
Præcist styrbare amplituder til overlegen krystallisation
Alle ultralydsprocessorer fra Hielscher kan styres præcist og er dermed pålidelige arbejdsheste inden for R&D og produktion. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, som påvirker sonokrystallisationens effektivitet og virkning. Alle processorer fra Hielscher Ultrasonics muliggør præcis indstilling af amplituden. De industrielle ultralydsprocessorer fra Hielscher kan levere meget høje amplituder og den nødvendige ultralydsintensitet til krævende anvendelser. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift.
Præcise amplitudeindstillinger og den vedvarende overvågning af ultralydsprocesparametrene via intelligent software giver dig mulighed for at påvirke sonokrystallisationsreaktionen præcist. Under hver sonikeringskørsel registreres alle ultralydsparametre automatisk på et indbygget SD-kort, så hver kørsel kan evalueres og kontrolleres. Optimal sonikering til den mest effektive sonokrystallisation!
Temperaturstyret sonikering
Ved krystallisationsprocesser for cannabinoider er temperaturen en afgørende procesparameter, som påvirker resultatet og kvaliteten af CBD-krystallerne. Hielschers sonokrystallisationsreaktorer er udstyret med en kølekappe for at holde procestemperaturen inden for intervallet. Desuden har vores sonokrystallisationssystemer intelligent software, som overvåger procestemperaturen via en tilslutbar temperaturføler. I den brugervenlige menu kan brugeren indstille en øvre og en nedre temperaturgrænse. Så snart procestemperaturen overskrider det indstillede temperaturinterval, holder ultralydsapparatet pause, indtil temperaturen igen er tilbage i den forudindstillede ∆T. Dette giver dig præcis kontrol over den vigtige procesparameter for krystallisation, “temperatur”.
MultiPhaseCavitator til ensartede krystaller
MultiPhaseCavitator MPC48 er en unik gennemstrømningscelleindsats med 48 kanyler til at injicere den anden fase (dvs. CBD-destillatet) direkte i kavitationens hotspot. Derved danner en meget ensartet blanding af CBD-destillat og opløsningsmiddel den overmættede opløsning, hvor CBD-krystallernes kim dannes. Eksponeringen i ultralydsreaktoren muliggør præcist styrbar kimdannelse og krystalvækst. MultiPhaseCavitator gør krystallisationsprocesser højeffektive og muliggør processtandardisering gennem den præcise styring. En højt standardiseret fremstillingsproces er en del af god fremstillingspraksis (GMP) og hjælper med kontinuerligt at fremstille produkter af den højeste kvalitet.
Ultralydsreaktor med MultiPhaseCavitator til forbedret sonokrystallisation
Højeste kvalitet – designet og fremstillet i Tyskland
Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsapparater designes, fremstilles og testes grundigt på vores hovedsæde i Teltow nær Berlin, Tyskland. Hielschers ultralydsudstyrs robusthed og pålidelighed gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7-drift under fuld belastning og i krævende miljøer er en naturlig egenskab ved Hielschers højtydende ultralydssonder og -reaktorer.
Kontakt os nu, og fortæl os om dine krav til sonokrystallisation! Vi vil anbefale den ultralydskrystallisator og reaktoropsætning, der er bedst egnet til dig!
Kontakt os! / Spørg os!
Litteratur / referencer
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Værd at vide
Pentan som opløsningsmiddel
n-pentan (CAS-nr. 109-6-0) er et kulbrinteopløsningsmiddel, som normalt anvendes til krystallisation af cannabinoider såsom CBD.
“n-pentan var ikke akut toksisk ved oral indtagelse eller indånding, irriterede hverken hud eller øjne og fremkaldte ikke hudsensibilisering. Det udviste ikke kumulativ toksicitet ved niveauer på op til 20.000 mg m(-3), hvilket er omtrent halvdelen af den nedre eksplosionsgrænse og det højeste niveau, der blev anset for sikkert at teste. Det fremkaldte ikke udviklingstoksicitet og var ikke mutagent. På baggrund af disse og andre eksisterende oplysninger konkluderes det, at n-pentan ikke kræver klassificering for potentielle toksiske farer (som defineret i bilag VI til EU’s direktiv om farlige stoffer, 1993), selvom de fysiske egenskaber indikerer, at det ville være hensigtsmæssigt at advare om risikoen for aspiration. Desuden er der ingen grund til at sænke de nuværende anbefalinger for erhvervsmæssig eksponering. Endelig viser fraværet af nogen påviselig toksicitet ved høje behandlingsniveauer, selvom der er visse sikkerhedsproblemer forbundet med n-pentans antændelighed, at risikoen for skadelige helbredseffekter er minimal for alle befolkningsgrupper.” (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blandingsanvendelser, dispergering, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriskala.