Hurtig og enkel ultralydsekstraktion af cannabis
Ekstraher cannabinoider, terpener og andre værdifulde cannabisforbindelser hurtigere med Hielschers ultralydsekstraktionssystemer. Effektultralyd intensiverer masseoverførslen, bryder plantecellerne op og hjælper med at frigive aktive forbindelser effektivt til det opløsningsmiddel, du har valgt – fra ethanol og spiseolier til specialiserede ekstraktionsmedier.
Ultralydsudstyr til ekstraktion af cannabis med højere udbytter og hurtigere behandling
Uanset om du udvikler en laboratorieprotokol, validerer en pilotproces eller opskalerer til industriel produktion, giver Hielschers ultralydsapparater dig præcis kontrol over amplitude, temperatur, tryk, opholdstid og opløsningsmiddelforhold. Dette gør ultralydsekstraktion til et pålideligt valg til reproducerbare cannabis- og hampeekstrakter med korte behandlingstider og skalerbar gennemløbskapacitet.
Derfor vælger producenter Hielschers ultralydsekstraktion:
- Hurtigere ekstraktion af cannabinoider og terpener
- Høj ekstraktionseffektivitet og reproducerbar produktkvalitet
- Skånsom, ikke-termisk behandling af varmefølsomme forbindelser
- Kompatibel med almindelige ekstraktionsopløsningsmidler, herunder ethanol og bæreolier
- Nem opskalering fra laboratorieforsøg til fuld industriel produktion
- Procesrådgivning, gennemførlighedstest og installationsstøtte fra Hielschers ingeniører
Fortæl os om dit råmateriale, opløsningsmiddel, din batchstørrelse eller gennemstrømningshastighed og det ønskede ekstrakt. Vi anbefaler en egnet ultralydsopstilling og procesparametre til din anvendelse.
Ultralydsapparat UP400St til ekstraktion af cannabis
| Metode | Udfordringer og betænkeligheder | Fordele ved ultralydsekstraktion |
|---|---|---|
| Maceration | Lang behandlingstid | Hurtigere masseoverførsel og kortere ekstraktion |
| Soxhlet | Varmepåvirkning og behov for opløsningsmiddel | Skånsommere ekstraktion ved lavere temperatur |
| Superkritisk CO₂ | Investeringsomkostninger og begrænsninger i gennemløbskapaciteten | Kan kombineres med eksisterende udstyr eller eftermonteres for at forbedre ekstraktionen |
| Ethanolekstraktion | Udbytte, hastighed, bevarelse af terpener | Bedre celleopbrydning og reproducerbare parametre |
Hielschers ultralydsapparater til ekstraktion af cannabis – videnskabeligt dokumenteret effektivitet!
Casiraghi og kolleger fra det italienske universitet i Milano sammenlignede tre metoder til ekstraktion af cannabis: ultralydsekstraktion, Soxhlet-ekstraktion og maceration.
Studiet havde til formål at undersøge effektiviteten af ultralydsekstraktion til ekstraktion af cannabinoider fra cannabis sativa og sammenligne den med andre ekstraktionsmetoder såsom Soxhlet-ekstraktion og maceration.
Forskerne anvendte Hielschers ultralydsprocessor UP200Ht (se billedet til venstre) til ekstraktionsprocessen, og de fandt, at den ultralydsassisterede ekstraktionsmetode var mere effektiv til at ekstrahere cannabinoider end de to andre metoder. Ultralydsekstraktion var også hurtigere, mere effektiv og mindre arbejdskrævende end de andre metoder.
Ekstraktionen blev udført med olivenolie som opløsningsmiddel. Plantematerialet blev tilsat opløsningsmidlet og sonikeret i 10 minutter ved 60% amplitude med ultralydsapparatet UP200Ht.
Efter sonikeringstrinnet blev ekstraktet filtreret, og opløsningsmidlet blev fordampet under reduceret tryk for at opnå et koncentreret ekstrakt. Ekstraktet blev derefter analyseret for indhold af cannabinoider ved hjælp af højtryksvæskekromatografi (HPLC).
Samlet set viste resultaterne af dette studie, at ultralydsekstraktion af cannabinoiderne CBD og THC i olivenolie er en effektiv metode til at ekstrahere cannabinoider fra plantemateriale af Cannabis sativa med høje udbytter og høj renhed.
En af fordelene ved ultralydsekstraktion med UP200Ht er, at den kan give højere udbytter af cannabinoider på kortere tid end traditionelle ekstraktionsmetoder. Forskerne bemærkede også, at ultralydsekstraktion var en mere miljøvenlig metode sammenlignet med andre ekstraktionsmetoder, da den kræver mindre opløsningsmiddel og energi. Derudover kan ultralydsekstraktion nemt opskaleres til industriel produktion, hvilket gør den til en lovende metode til produktion af CBD-ekstrakter i stor skala.
Afslutningsvis tyder studiet på, at ultralydsekstraktion med UP200Ht er en lovende metode til ekstraktion af cannabinoider fra cannabis sativa til medicinske formål.
Ultralydsekstraktion er en yderst effektiv metode til at ekstrahere cannabinoider såsom CBD og THC. Olivenolie blev anvendt som opløsningsmiddel, og ultralydsekstraktionen blev udført med UP200ST.
(billede og studie: © Casiraghi et al., 2022)
Industrielt ultralydsapparat UIP2000hdT med omrører i en tønde til ekstraktion af cannabis i stor skala
Sonikerings- og ekstraktionsbetingelser
Hielschers ultralydsekstraktorer giver dig fuld kontrol over alle relevante procesparametre, herunder amplitude, sonikeringstid, tryk, temperatur, gennemstrømningshastighed og opløsningsmidlets sammensætning. Dette giver dig mulighed for at optimere ekstraktionsprocessen med hensyn til udbytte, ekstraktprofil, gennemløbskapacitet og krav til efterfølgende behandling.
Sonikeringsprocessen for cannabis
Den ultralydsassisterede ekstraktion er baseret på gentagne højtryks- og lavtrykscyklusser. Disse skiftende højtryks- og lavtrykscyklusser, som gentages 20.000 gange pr. sekund under sonikeringen, skaber intense forskydningskræfter og væskestråler. Denne ekstreme belastning overvinder membranens selektivitet, perforerer og bryder cellevæggen op og resulterer i en høj masseoverførsel mellem cellens indre og det omgivende opløsningsmiddel. Med ultralydsekstraktion kan der opnås højere udbytter og kortere ekstraktionstider. Da ultralydsekstraktion er en reproducerbar proces, kan ekstraktionsresultaterne gentages for at opnå en standardiseret ekstraktkvalitet.
Hielschers ultralydsekstraktorer giver dig fuld kontrol over de vigtige ekstraktionsparametre. Ved at justere amplitude, varighed, tryk og væskesammensætning kan ekstraktionsprocessens output styres præcist og reproduceres.
Opløsningsmidler til ekstraktion af cannabis
Ultralydsekstraktion er kompatibel med alle almindelige opløsningsmidler, så du kan bruge det opløsningsmiddel, du foretrækker, såsom vand, opløsningsmidler og olier (f.eks. H2O, CO2, ethanol, methanol, butan, propan, olivenolie, kokosolie osv.).
Almindelige opløsningsmidler og ekstraktionsmedier omfatter:
Til orale produkter foretrækkes ofte opløsningsmidler af fødevarekvalitet og bæreolier. Til analytiske undersøgelser og kvalitetskontrol kan der anvendes laboratorieopløsningsmidler. Til industriel ekstraktion af cannabinoider er ethanol og CO2-baserede processer almindelige valg. Sonikering kan forbedre masseoverførslen i mange af disse opløsningsmiddelsystemer og kan derfor bidrage til at reducere ekstraktionstiden, forbedre ekstraktionseffektiviteten eller understøtte standardisering af processen.
Ekstraktionstemperatur
I mange ekstraktionsprocesser for plantematerialer opnås effektiv ultralydsekstraktion ved procestemperaturer mellem 0°C og 60°C. Lavere temperaturer kan hjælpe med at bevare flygtige aromaforbindelser og temperaturfølsomme indholdsstoffer, mens moderate temperaturer kan forbedre opløseligheden og ekstraktionshastigheden. Den ideelle temperatur afhænger af opløsningsmidlet, biomassen, målforbindelserne og specifikationerne for slutproduktet.
Hielschers ultralydssystemer kan integreres med kølekapper, varmevekslere og temperaturstyrede reaktorer for at holde ekstraktionsprocessen inden for det ønskede temperaturområde.
Kombinerede ekstraktionsmetoder – synergier
Eftermontering af et ultralydsapparat i et eksisterende anlæg til ekstraktion af cannabis kan bidrage til at forbedre ekstraktionens ydeevne, øge gennemløbskapaciteten, reducere ekstraktionstiden eller gøre processen mere reproducerbar.
Ultralydsekstraktionen kan nemt kombineres med tryk, varme, superkritiske ekstraktionsbetingelser eller en Soxhlet-ekstraktor for at forbedre resultaterne og/eller tilpasse ekstraktionsopstillingen til specifikke krav. Eftermontering af et ultralydsapparat i et eksisterende anlæg til ekstraktion af cannabis er af særlig interesse, hvis en eksisterende ekstraktionsmetode ikke giver den ønskede ydeevne og det ønskede output.
Eksisterende ekstraktionsmaskiner kan nemt opgraderes ved at integrere en ultralydsekstraktor. Vi hjælper dig gerne med procesevaluering, valg af udstyr, installationskoncepter og integration i dine eksisterende produktionslinjer.
Læs mere om superkritisk CO2-ekstraktion forbedret med ultralyd!
Anvendelsesområder for ultralydsekstraktion af cannabis
Præcis processtyring og lineær skalerbarhed gør det muligt at overføre ekstraktionsparametre fra laboratorieforsøg til pilotproduktion og produktion i fuld skala. Dette giver producenter mulighed for at udvikle en pålidelig ekstraktionsmetode, validere den i mindre skala og opskalere med sikkerhed.
Cannabinoider, terpener og andre aktive indholdsstoffer i cannabisplanten ekstraheres til mange forskellige formål. Ultralydsekstraktion er en pålidelig metode til at fremstille ekstrakter af cannabisplanten til
- medicinsk/ farmaceutisk produktion
- cannabisprodukter til rekreativ brug
- produktion af nutraceutika og fødevarer
- efterfølgende behandling, f.eks. nanoemulgering
- test af lægemidlers styrke
- retskemisk/kemisk analyse
Ultralydsekstraktorer – til lille og stor skala
Hielscher Ultrasonics er din partner inden for højtydende ultralydsekstraktionsudstyr. Uanset om du vil producere mindre batches af CBD-ekstrakter af høj kvalitet til dit nichebrand eller behandle store mængder hamp eller marihuana i industriel skala – har Hielscher Ultrasonics det ideelle ultralydsekstraktionsudstyr til dig!
Lineær skalerbarhed og præcis processtyring giver pålidelige resultater på ethvert niveau. Læs mere om opskalering af ultralydsekstraktionsprocesser!
Vi hjælper dig: Vores rådgivning og procesoptimering
Hielscher Ultrasonics har mange års erfaring med ultralydsbehandling og en dyb forståelse af ultralydsekstraktionsprocesser. Vi hjælper dig med anbefalinger om det bedst egnede ultralydsapparat til din proces og lærer dig at bruge vores apparater mest effektivt. Vores ingeniører tilbyder installationsservice over hele verden.
I vores fuldt udstyrede ultralydsproceslaboratorium i Tyskland kan vores team af procesingeniører og kemikere udvikle og optimere din proces for dig eller sammen med dig.
- kort ekstraktionstid
- høj ekstraktionshastighed
- mere fuldstændig ekstraktion
- skånsom, ikke-termisk behandling
- nem integration og sikker drift
- ingen farlige / giftige kemikalier, ingen urenheder
- lave omkostninger
- energieffektiv
- grøn ekstraktion: miljøvenlig
Hvad er ultralydsekstraktion af cannabis?
Ultralydsekstraktion af cannabis er en ekstraktionsmetode, der bruger ultralyd med høj effekt til at frigive cannabinoider, terpener og andre bioaktive forbindelser fra plantemateriale af cannabis eller hamp. Ultralydskavitation skaber intense forskydningskræfter i væsken, som bryder plantecellerne op og forbedrer masseoverførslen mellem plantematerialet og opløsningsmidlet.
Hvordan forbedrer ultralyd ekstraktionen af cannabinoider?
Ultralyd forbedrer ekstraktionen af cannabinoider ved at bryde cellevæggene op, øge opløsningsmidlets indtrængning og fremskynde frigivelsen af forbindelser fra plantematrixen. Dette kan forkorte ekstraktionstiden og forbedre ekstraktionseffektiviteten sammenlignet med langsomme, passive metoder såsom maceration.
Hvilke cannabinoider kan ekstraheres med ultralydsekstraktion?
Ultralydsekstraktion kan bruges til at ekstrahere cannabinoider såsom CBD, THC, THCA, CBDA, CBG og andre forbindelser, der findes i biomasse af cannabis eller hamp. Den endelige cannabinoidprofil afhænger af plantematerialet, opløsningsmidlet, temperaturen, ekstraktionstiden og betingelserne for den efterfølgende behandling.
Kan ultralydsekstraktion bevare terpener?
Ja, ultralydsekstraktion kan udføres ved lave og kontrollerede temperaturer, hvilket er nyttigt ved behandling af varmefølsomme forbindelser såsom terpener. Temperaturstyring, korte ekstraktionstider og valg af et egnet opløsningsmiddel hjælper med at beskytte flygtige og følsomme ekstraktkomponenter.
Hvilke opløsningsmidler kan bruges til ultralydsekstraktion af cannabis?
Ultralydsekstraktion af cannabis er kompatibel med mange almindelige ekstraktionsmedier, herunder ethanol, vand-ethanol-blandinger, spiseolier såsom olivenolie eller kokosolie og andre processpecifikke opløsningsmidler. Det bedste opløsningsmiddel afhænger af det tilsigtede produkt, myndighedskrav, den efterfølgende behandling og målforbindelserne.
Er ultralydsekstraktion egnet til ekstraktion af cannabis med ethanol?
Ja, ethanol bruges almindeligvis til ultralydsekstraktion af cannabis. Sonikering kan intensivere ethanolekstraktion ved at forbedre kontakten mellem opløsningsmidlet og plantematerialet, reducere ekstraktionstiden og understøtte reproducerbare procesbetingelser.
Kan ultralydsekstraktion af cannabis bruges med bæreolier?
Ja, cannabinoider kan ekstraheres til bæreolier såsom olivenolie eller kokosolie. Dette kan være nyttigt i formuleringer, hvor olien fungerer direkte som ekstraktionsmedium eller som en del af den endelige produktformulering.
Er ultralydsekstraktion af cannabis en termisk proces?
Nej. Ultralydsekstraktion betragtes som en skånsom, ikke-termisk ekstraktionsmetode. Selvom procestemperaturen stadig skal overvåges og styres, er ekstraktionseffekten primært mekanisk: kavitation, forskydningskræfter, opbrydning af partikler og forbedret masseoverførsel.
Hvor lang tid tager ultralydsekstraktion af cannabis?
Ekstraktionstiden afhænger af plantematerialet, partikelstørrelsen, opløsningsmidlet, temperaturen, koncentrationen af faststof, ultralydsamplituden og udstyrets konfiguration. I mange anvendelser reducerer sonikering ekstraktionstiden betydeligt sammenlignet med konventionel maceration.
Kan ultralydsekstraktion af cannabis opskaleres til industriel produktion?
Ja. Ultralydsekstraktion kan opskaleres fra laboratorietest til pilotproduktion og industriel produktion. Hielschers ultralydsapparater fås til forsøg med små batches, procesudvikling og kontinuerlig behandling i stor skala.
Hvilke procesparametre er vigtigst ved ultralydsekstraktion af cannabis?
Vigtige parametre omfatter ultralydsamplitude, sonikeringstid, temperatur, tryk, opløsningsmiddeltype, forholdet mellem opløsningsmiddel og biomasse, partikelstørrelse samt blandings- eller strømningsforhold. Præcis styring af disse parametre hjælper med at opnå reproducerbar ekstraktkvalitet.
Kan ultralydsekstraktion tilføjes til en eksisterende linje til ekstraktion af cannabis?
Ja. Ultralydsapparater kan ofte integreres i eksisterende ekstraktionssystemer for at forbedre masseoverførslen, reducere behandlingstiden eller øge ekstraktionseffektiviteten. Det bedste integrationskoncept afhænger af den aktuelle ekstraktionsmetode, håndteringen af opløsningsmidler, gennemløbskapaciteten og den tilgængelige plads til processen.
Hvilket ultralydsapparat fra Hielscher er egnet til ekstraktion af cannabis?
Det rette ultralydsapparat afhænger af den nødvendige batchstørrelse, gennemstrømningshastigheden, opløsningsmidlet, plantematerialet og produktionsmålet. Mindre enheder er egnede til gennemførlighedstest og udvikling af protokoller i laboratorieskala, mens industrielle ultralydsapparater i serien UIP-series er designet til ekstraktion i pilot- og produktionsskala.
Hvordan vælger jeg den rette ultralydsekstraktionsopstilling?
For at vælge den rette opstilling skal du definere din biomassetype, de ønskede cannabinoider eller terpener, opløsningsmidlet, batchstørrelsen eller den kontinuerlige gennemstrømningshastighed, temperaturgrænserne og de efterfølgende behandlingstrin. Hielscher anbefaler en ultralydsprocessor, sonotrode, reaktor og procesparametre ud fra disse krav.
Grundlæggende information om ultralydsekstraktion
Effektultralyd er en dokumenteret metode til effektiv og pålidelig ekstraktion af aktive forbindelser, herunder urtebaserede/ medicinske forbindelser, olie, proteiner og bioaktive stoffer (f.eks. flavoner, polyfenoler, anthocyanin, aromastoffer), fra plantematerialer, urter, blomster og frø.
Ved ultralydsekstraktion kobles kraftige ultralydsbølger ind i blandingen af plantemateriale og opløsningsmiddel, så der opstår akustisk kavitation. Akustisk kavitation beskrives som dannelse, vækst og implosivt kollaps af bobler i væsker forårsaget af ultralyd.
“Under kavitation frembringer boblernes kollaps intens lokal opvarmning og høje tryk med meget kort varighed. I skyer af kaviterende bobler har disse varme punkter ækvivalente temperaturer på omtrent 5000 K, tryk på omkring 1000 atmosfærer og opvarmnings- og afkølingshastigheder over 1010 K/s. Ved kavitation af en enkelt boble kan forholdene være endnu mere ekstreme. Kavitation kan således skabe ekstreme fysiske og kemiske forhold i ellers kolde væsker. Hvis væsker, der indeholder faste stoffer, bestråles med ultralyd, kan der opstå beslægtede fænomener. Nær en udstrakt fast overflade bliver kavitationsboblens kollaps ikke-sfærisk, hvilket driver væskestråler med høj hastighed ind mod den faste overflade. Disse stråler og de tilknyttede chokbølger kan forårsage betydelige overfladeskader og blotlægge friske, stærkt opvarmede overflader. Desuden vil der forekomme kollisioner med høj hastighed mellem partikler under ultralydsbestråling af væske-pulver-suspensioner som følge af kavitation og de chokbølger, den skaber i sådanne opslæmninger. De resulterende kollisioner kan fremkalde dramatiske ændringer i overfladens morfologi, sammensætning og reaktivitet.” [Suslick 2001: 2f.]
Disse intense forhold ved ultralydskavitation har flere virkninger på plantematerialet og dets ekstraherbarhed:
- overvindelse af cellemembranens selektivitet
- øget masseoverførsel mellem cellens indre og det omgivende opløsningsmiddel
- opbrydning af celler
- frigivelse af intracellulært materiale
Dette gør sonikering til en yderst effektiv ekstraktionsmetode. På grund af de intense mekaniske kræfter kan der ofte anvendes grønne og skånsomme opløsningsmidler såsom vand, ethanol osv.
Ultralydsekstraktion forkorter ekstraktionstiden og muliggør et reduceret forbrug af opløsningsmidler og/eller brug af skånsommere opløsningsmidler. Det betyder, at ultralydsekstraktion giver højere ekstraktionshastigheder og producerer sundere ekstrakter. Dette skyldes, at processen foregår ved lav temperatur, både for at reducere varmetab forårsaget af temperaturfaktorer, men også for at undgå fordampning af stoffer med lavt kogepunkt og for at bevare biologisk aktive stoffer.
En anden fordel ved ultralydsekstraktion er dens enkle og sikre brug samt muligheden for præcis styring af behandlingen. Som en ikke-termisk ekstraktionsmetode kan sonikering udføres ved lave temperaturer, så nedbrydning af varmefølsomme, termolabile stoffer undgås.
Litteratur/Referencer
- 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.
Ultralydsbehandling: Hielscher støtter dig fra gennemførlighedsvurdering og optimering til kommerciel produktion!
SonoStation: Mobilt nøglefærdigt system til ultralydsbehandling – bestående af ultralydsdispergeringsapparater, pumpe, omrører og tank