Højeffektiv ekstraktion af cannabidiol (CBD) fra cannabis
Hielschers ultralydsekstraktorer er den mest avancerede teknik til pålidelig og effektiv ekstraktion af hampolie og CBD-olie. Sonikering er velkendt som en meget effektiv ekstraktionsteknik til at frigøre værdifulde forbindelser fra plantemateriale. Sammenlignet med andre ekstraktionsmetoder såsom superkritisk CO2-ekstraktion er ultralydsteknikken overlegen med hensyn til effektivitet, enkel betjening og alsidig anvendelse.
Ultralydsekstraktion
Ultralydsekstraktion er en velkendt og veletableret proces til ekstraktion af værdifulde forbindelser fra plantemateriale. Derfor er sonikering den ideelle teknik til at fremstille CBD-olier af høj kvalitet. Ved hjælp af præcist styrbar ultralydskavitation perforeres plantecellerne, og opløsningsmidlet presses ind i cellen, hvor det optager intracellulære forbindelser såsom cannabinoider, terpener, flavonoider osv.
En stor fordel ved sonikering er det temperaturområde, inden for hvilket ekstraktionen kan udføres. Ultralydsekstraktion kan udføres med varm ethanol helt ned til kryogen ethanol (-70°C). Dette muliggør målrettet isolering af de ønskede forbindelser. Sonikering i kryogen ethanol giver hovedsageligt cannabinoider og terpener, mens ekstraktion med varm ethanol giver en bred vifte af fytokemiske forbindelser (f.eks. aldehyder, estere, ethyler, ketoner). Fuldspektrumekstrakter indeholder de mange cannabinoider, terpener og andre fytokemiske stoffer. Ifølge entourage-effekten har fytokemiske stoffer (f.eks. cannabinoider) synergistiske virkninger og virker dermed bedre sammen med andre kemiske stoffer fra planter. Det betyder, at en CBD-olie, der indeholder CBD samt andre cannabinoider, terpener og fytokemiske stoffer, vil have en betydeligt større terapeutisk virkning end en CBD-olie, der kun indeholder CBD. Ekstraktion af klorofyl undgås dog, da det giver ekstraktet en ubehagelig smag.
Trin for trin
- Ultralydsekstraktion: Ultralydsekstraktion kan nemt udføres i batchdrift eller med kontinuerlig gennemstrømning – afhængigt af dit procesvolumen. Ekstraktionsprocessen er meget hurtig og giver en stor mængde aktive forbindelser.
- Filtrering: Filtrer blandingen af plantemateriale og væske gennem et papirfilter eller en filterpose for at fjerne de faste plantedele fra væsken.
- Fordampning: Til at adskille CBD-olien fra opløsningsmidlet anvendes almindeligvis en rotationsfordamper. Opløsningsmidlet, f.eks. ethanol, kan genvindes og genbruges.
- Nanoemulgering: Ved sonikering kan den rensede CBD-olie forarbejdes til en stabil nanoemulsion, som giver fremragende biotilgængelighed.
Download din detaljerede trinvise vejledning her!
Høj ekstraktionshastighed
Hielschers ultralydsekstraktorer kan indstilles præcist til optimale ekstraktionsbetingelser – så du opnår den største mængde og højeste kvalitet fra dit råmateriale (cannabisblade, blomsterknopper, stængler osv.). Ultralydsintensiteten er afgørende ved ekstraktion af forbindelser fra planter, såsom CBD-olie af høj kvalitet fra cannabis. Vores ultralydsapparater UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt og UIP2000hdt er udstyret med præcis amplitudestyring, temperatursensor og tidsstyring, så du kan arbejde under optimale betingelser. Farveberøringsskærmen og browserstyringen gør betjening og overvågning enkle og pålidelige.
120L ultralydsbaseret batchekstraktion af CBD fra cannabis med UIP2000hdT og omrører
UP400St til ekstraktion af cannabinoider fra cannabis
Opløsningsmidler til ultralydsekstraktion
Ethanol anvendes i vid udstrækning som opløsningsmiddel til ekstraktion af cannabinoider. Hielschers ultralydsapparater udvider dit udvalg af opløsningsmidler markant: vand-ethanol-blandinger, kryogen ethanol, ethanol, alkohol med høj alkoholprocent, glycerin osv.
Ethanol er et meget populært opløsningsmiddel, da det opløser både polære (hydrofile) og upolære (hydrofobe/lipofile) stoffer. Blandinger af ethanol/vand i forskellige forhold kan også anvendes til ultralydsekstraktion. Fordelene ved ethanol/vand omfatter reducerede omkostninger (på grund af mindre ethanol) og større sikkerhed, da blandingen er mindre brandfarlig. Ultralydsekstraktion med kryogen ethanol (ca. -70°C) giver meget højt udbytte og meget høj kvalitet.
Enkel og sikker betjening
Vores ultralydsapparater er designet med henblik på optimal brugervenlighed, hvilket betyder, at vores ultralydsekstraktorer kan betjenes nemt og sikkert. Vi hjælper gerne vores kunder med opsætningen og giver dem anbefalinger om ultralydsindstillinger og parametre. Vi tilbyder dig det bedst egnede apparat – til batchbehandling og inlinebehandling.
Fordele i forhold til CO2 -ekstraktion
Superkritiske CO2 -ekstraktorer er dyre at købe og drive. CO2 -ekstraktion er kompliceret at udføre og kræver en ekspert, som ved, hvilke tryk og temperaturer der er passende for at opnå de ønskede cannabinoider og terpener. De høje tryk og høje temperaturer bidrager væsentligt til de øgede omkostninger sammenlignet med konventionel væskeekstraktion. Til sammenligning er udstyr til ultralydsekstraktion billigt at købe og drive og giver en stor mængde ekstrakt, som opnås inden for få minutter. Da sonikering udføres ved omgivelsestryk (eller let forhøjet tryk) og lave temperaturer, er ultralydsekstraktion nem og sikker at udføre. Hielschers sonikeringsapparater er anerkendte og foretrukne på grund af deres høje ekstraktionshastighed, kompatibilitet med forskellige opløsningsmidler, nemme anvendelse og lineære skalerbarhed.
Nanoemulsioner
For at opnå høj biotilgængelighed og de bedste virkninger af CBD bør CBD-oliedråberne administreres i nanoform.
Fordelen ved Hielschers sonikeringsapparater ligger i deres alsidige anvendelse: Vores ultralydssystemer kan anvendes til cannabisekstraktion OG produktion af nanoemulsioner. Du behøver kun at købe ét apparat for at ekstrahere CBD fra cannabis og efterfølgende forarbejde CBD-olien til en stabil nanoemulsion med høj biotilgængelighed.
Klik her for at lære mere om ultralydsbaseret nanoemulgering af CBD!
Ultralydssystemer med høj effekt fra laboratorie- til pilot- og industriel skala.
Højtydende ultralydsekstraktorer
Hielscher Ultrasonics leverer ultralydsekstraktionsudstyr til cannabisekstraktion og emulgering af nanoformuleringer.
Ud over deres præcise styrbarhed og brugervenlighed er alle vores ultralydsapparater bygget til drift 24/7. Vores systemer kan levere amplituder fra lave op til meget høje niveauer. Til ekstraktion af cannabinoider og terpener tilbyder vi særlige ultralydssonotroder (også kendt som ultralydsprober eller -horn), der er optimeret til skånsom isolering af aktive stoffer af høj kvalitet. Alle vores systemer kan anvendes til ekstraktion og efterfølgende emulgering af cannabinoider.
Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr muliggør drift 24/7 ved høj belastning og i krævende miljøer.
Kontakt os i dag! Vi anbefaler dig gerne den bedst egnede ultralydsopsætning til dine ekstraktionsbehov!
- Ekstrakter af høj kvalitet
- Mere fuldstændig ekstraktion
- Høj ekstraktionshastighed
- Fuldspektrumekstrakt
- Anvendelse af forskellige opløsningsmidler
- Ikke-toksisk
- Ikke-termisk (kold) metode
- Hurtig ekstraktionsproces
- Sikker og nem at anvende
- Lineær skalerbarhed
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.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Værd at vide
Fordele ved ultralydsekstraktion
Ultralydsekstraktion er baseret på princippet om akustisk kavitation. Kavitation opstår som følge af højtydende ultralyd i væske og er kendetegnet ved mekaniske effekter med høj energitæthed, som finder sted i såkaldte hot spots.
Ultralydsekstraktion – kavitationseffekter
Når ultralydsbølger med høj effekt kobles ind i en væske (f.eks. en suspension bestående af plantemateriale i et opløsningsmiddel), bevæger ultralydsbølgerne sig gennem væsken og skaber skiftende højtryks- / lavtrykscyklusser. Under lavtrykscyklusser dannes meget små vakuumbobler (såkaldte kavitationsbobler), som vokser over flere trykcyklusser. Ved en bestemt størrelse, når boblerne ikke kan optage mere energi, imploderer de voldsomt under en højtrykscyklus. Boblernes implosion er kendetegnet ved intense kavitationskræfter, herunder mikroturbulens og væskestrømme med hastigheder på op til 100m/s. Disse forskydningseffekter fra kavitation kaldes også sonomekaniske effekter. Ultralydsekstraktion af bioaktive molekyler skyldes hovedsageligt sonomekaniske effekter:
De ekstraordinære forhold ved ultralydskavitation perforerer og/eller nedbryder cellevægge og membraner og gør det muligt for opløsningsmidlet at trænge længere ind i prøven. Ultralydsekstraktion opnår derfor en meget hurtig isolering af forbindelser – og overgår konventionelle ekstraktionsmetoder med kortere procestid, højere udbytte og lavere temperaturer. Som en mild (sono-)mekanisk behandling forhindrer ultralydsekstraktion termisk nedbrydning af bioaktive forbindelser og overgår andre teknikker såsom konventionel opløsningsmiddelekstraktion, hydrodestillation eller Soxhlet-ekstraktion, som er kendt for at ødelægge varmefølsomme molekyler. Disse fordele gør ultralydsekstraktion til den foretrukne teknik til frigørelse af temperaturfølsomme aktive forbindelser fra plantemateriale.
Derfor er ultralydsekstraktion den foretrukne teknik til at ekstrahere bioaktive molekyler såsom polyfenoler, terpener, æteriske olier og cannabinoider fra plantematerialer.
De ekstraordinære forhold ved ultralydskavitation perforerer og/eller nedbryder cellevægge og membraner og gør det muligt for opløsningsmidlet at trænge længere ind i prøven. Ultralydsekstraktion opnår derfor en meget hurtig isolering af forbindelser – og overgår konventionelle ekstraktionsmetoder med kortere procestid, højere udbytte og lavere temperaturer. Som en mild mekanisk behandling forhindrer ultralydsekstraktion termisk nedbrydning af bioaktive forbindelser og overgår andre teknikker såsom konventionel opløsningsmiddelekstraktion, hydrodestillation eller Soxhlet-ekstraktion, som er kendt for at ødelægge varmefølsomme molekyler. Disse fordele gør ultralydsekstraktion til den foretrukne teknik til frigørelse af temperaturfølsomme aktive forbindelser fra plantemateriale.
Ultralydsekstraktion fra planteceller: Det mikroskopiske tværsnit (TS) viser virkningsmekanismen under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [kilde: Vilkhu et al. 2011]
Cannabinoider
Cannabinoider er naturligt forekommende forbindelser, der findes i planten Cannabis sativa. Cannabisplanten indeholder over 480 forskellige forbindelser. Cannabis (også kaldet marihuana) er en usædvanligt potent lægeplante. Blandt den brede vifte af terapeutisk aktive forbindelser betegnes 85 fytokemiske stoffer som cannabinoider (og flere kan muligvis påvises). CBD og THC (tetrahydrocannabinol / Δ9-THC) er de mest fremtrædende cannabinoider. Den vigtigste forskel er, at CBD er ikke-psykotropt, mens THC har psykoaktive virkninger.
Cannabinoider indtages af rekreative og medicinske årsager.
Farmakokinetiske data for CBD:
biotilgængelighed – Oralt: 13–19%, Inhaleret: 11–45% (gennemsnit 31%)
eliminationshalveringstid: 9 timer
I USA er CBD-produkter, der indeholder mindre end .03% THC og er ekstraheret fra frø eller stængler af industrihamp, lovlige ifølge føderal lovgivning og kan købes lovligt i alle delstater, uanset deres marihuanalovgivning.
Farmakokinetiske data for THC:
biotilgængelighed – Oralt: 6–20%, Inhaleret: 10–35%
eliminationshalveringstid: 1,6–59 timer, 25–36 timer (oralt administreret dronabinol)
Nanoformuleringer
Nano-cannabinoider er cannabisolier formuleret som en olie-i-vand-emulsion med dråber i nanostørrelse, som giver høj biotilgængelighed (hurtigere optagelse og øgede sundhedseffekter) og derfor kan administreres i lavere doser. Desuden kan cannabisnanoemulsioner nemt blandes i medicinske produkter, drikkevarer, spiselige produkter og kosmetiske produkter (f.eks. cremer, lotioner). Da nanoemulsioner ofte er translucente, kan de nemt indarbejdes i andre produkter uden at påvirke udseendet.
For at opnå en nanoemulsion af høj kvalitet er dråbestørrelsen og polydispersitetsindekset (PDI) vigtige faktorer, som i betydelig grad påvirker nanoemulsionens stabilitet. Et højt polydispersitetsindeks indikerer tilstedeværelsen af store dråber, som destabiliserer emulsionen gennem koalescens og Ostwald-modning. Små dråber med en snæver størrelsesfordeling er derfor en vigtig faktor, der bidrager til stabilitet og længere holdbarhed af (nano- / mikro-)emulsionen.
Cannabisnanoemulsioner: Til nanoemulsioner med hampolie eller CBD blandes hamp- / CBD-olien i en olie af høj kvalitet, der er egnet til fødevarer. Typiske planteolier er MCT-olie, kokosolie, avocadoolie, olivenolie, hørfrøolie, sød mandelolie og valnøddeolie. Polysorbat 80, lecithin, quillaja-saponiner, sojalecithin og sæbebark er blevet anvendt med succes som emulgator (overfladeaktivt stof, befugtningsmiddel, stabilisator). Xanthangummi, pektin eller valleprotein kan desuden tilsættes for at forbedre reologien og emulsionsstabiliteten.
CO2 -ekstraktion
CO2 -ekstraktion kan udføres på to måder: superkritisk og subkritisk ekstraktion. Når CO2 anvendes som opløsningsmiddel, har det forskellige egenskaber, som afhænger af dets fluidtilstand. Subkritisk CO2 betegner CO2 i tilstanden mellem 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) og ved et tryk mellem 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Ved denne temperatur og dette tryk opfører CO2 sig som et tyktflydende fluid. Når temperatur og tryk øges og overstiger den kritiske temperatur (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) og det kritiske tryk (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), udvider CO2 sig i beholderen som en gas, men med en densitet som en væske. Dette kaldes superkritisk kuldioxid (sCO2 eller SC-CO2)).
Subkritisk CO2 -ekstraktion anvender lav temperatur og lavt tryk og tager derfor længere tid. Subkritisk CO2 -ekstraktion giver lavere udbytte og kan muligvis bevare nogle terpener og olier. Ved superkritisk CO2 -ekstraktion anvendes højere temperaturer og højere tryk, hvilket kan beskadige terpener og andre fytokemiske stoffer. Ved superkritiske CO2 -ekstraktioner kræves en efterfølgende proces – kendt som vinterisering – for at fjerne uønskede forbindelser såsom lipider og klorofyl. Under vinteriseringstrinnet fryses råekstraktet i ethanol for at adskille de rene cannabinoider og terpener fra andre biprodukter, der er udskilt under ekstraktionen.