Cannabisextraktion im Chargenbetrieb mit einem Sonotroden-Ultraschallgerät

Die Extraktion von Cannabinoiden wie CBD, THC, CBN usw. aus Hanf und Marihuana für Produktionszwecke umfasst eine Kombination aus dem Zerkleinern, Mahlen oder Zerquetschen der Cannabispflanze, der ultraschallgestützten Lösungsmittelextraktion und der anschließenden Isolierung der bioaktiven Verbindungen. Hier finden Sie eine praktische Anleitung zur Ultraschallextraktion von Cannabis in der Chargenproduktion im mittleren Maßstab unter Verwendung größerer Fässer, z. B. 120L-Fässern.

Materialien und Geräte für die Cannabisextraktion

• Cannabisblätter (Hanf oder Marihuana)
• Wässriges Ethanol (80% oder höher)
• Mixer oder Mühle
• Sonotroden-Ultraschallgerät UIP2000hdT
• Mechanisches Rührwerk
• Kühlgerät oder Kühlsystem für das Extraktionsgefäß
• Lebensmitteltauglicher Behälter oder Charge (z. B. Edelstahl, Kunststoff)
• Siebfilter oder Vorrichtung zur Vakuumfiltration
• Rotationsverdampfer
• Lagerbehälter

Protokoll zur ultraschallgestützten Cannabisextraktion

Vorbereitung:
Stellen Sie sicher, dass alle Geräte sauber und sterilisiert sind.
Messen Sie die gewünschte Menge an Cannabispflanzenmaterial für die Extraktion ab und bereiten Sie sie vor.
Montieren Sie das Rührwerk und das Ultraschallgerät über dem Extraktionsgefäß.
 
Optional: Kühlen Sie das wässrige Ethanol auf eine möglichst niedrige Temperatur ab. (Wenn Sie bei kryogenen Temperaturen extrahieren möchten, kühlen Sie es auf -150 Grad Celsius (-238 Grad Fahrenheit) ab. Die kryogene Extraktion hilft, die Freisetzung von Chlorophyll zu reduzieren.)
 
Schritt-für-Schritt-Anleitung:
 

1. Mahlen oder zerkleinern Sie die getrockneten Cannabisblätter zu groben Partikeln von etwa 2 bis 4 Millimetern. Für unser Beispiel verwenden wir 10kg getrocknete Cannabispflanzenpartikel.
2. Geben Sie anschließend die Cannabispartikel in das Extraktionsgefäß.
3. Geben Sie als Nächstes 100L wässriges Ethanol in das Becherglas mit dem zu extrahierenden Cannabismaterial. Wir verwenden hier ein Verhältnis von Cannabis zu Lösungsmittel von 1:10. Das Verhältnis von Cannabis zu Lösungsmittel kann je nach Cannabissorte, Ihren Zielverbindungen und der Partikelgröße variieren.
4. Schalten Sie das Rührwerk ein, um die Suspension zu mischen. Nach 2–3 Minuten ist die Suspension vorgemischt.
5. Lassen Sie das Rührwerk weiterlaufen. Schalten Sie das Ultraschallgerät ein und beschallen Sie die Cannabissuspension. Bei Verwendung des UIP2000hdT beschallen Sie etwa 5 bis 10 Minuten lang. Bitte beachten Sie, dass die Temperatur und die Extraktionszeit je nach eingesetzter Ultraschallleistung variieren können. Wenn Sie größere Volumina verarbeiten, sind entsprechend längere Beschallungszeiten erforderlich.
6. Filtrieren Sie das beschallte Gemisch nach der Ultraschallbehandlung durch ein Filtertuch oder verwenden Sie eine Vakuumfiltration, um das wässrige Ethanol, das die extrahierten Cannabinoide und andere bioaktive Verbindungen enthält, von den festen Cannabisrückständen zu trennen.
7. Optional: Die Winterisierung ist ein Verfahren, bei dem der Extrakt abgekühlt wird, um Wachse und Lipide auszufällen, die anschließend durch Filtration entfernt werden. Nach der Winterisierung wird der Extrakt einer weiteren Verdampfung oder anderen Reinigungsschritten unterzogen, um Cannabinoide zu isolieren.
8. Verwenden Sie anschließend Destillation, Verdampfung oder Rotationsverdampfung, um die Cannabinoide und bioaktiven Verbindungen vom Lösungsmittel zu isolieren.
9. Danach können Sie den Extrakt weiter reinigen, um bestimmte Verbindungen zu gewinnen, oder Ihren Extrakt in Lagerbehälter abfüllen.

Kryogene Ethanolextraktion

Kryogene Temperaturen werden bei Ethanolextraktionsverfahren eingesetzt, um die Extraktionseffizienz zu erhöhen und die Extraktion unerwünschter Verbindungen wie Chlorophyll und Wachse zu minimieren. Niedrigere Temperaturen können auch dazu beitragen, flüchtige Verbindungen wie Terpene zu erhalten.

Maßstabsvergrößerung: Von der Ultraschallextraktion im Chargenbetrieb zur Inline-Extraktion

Wenn Sie Ihr Cannabisextraktionsverfahren vom Chargenbetrieb zur kontinuierlichen Inline-Extraktion vergrößern möchten, empfehlen wir, Ihr Ultraschallgerät mit einer Ultraschall-Durchflusszelle auszustatten. Sie könnten die Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnisse und alle anderen Parameter konstant halten. Die Extraktion größerer Mengen an Cannabinoiden aus Hanf oder Marihuana mit einem Ultraschall-Durchflusssystem ist ein ausgeklügeltes Verfahren zur Herstellung großer Extraktvolumina. Hielscher Ultrasonics bietet Durchflusszellenreaktoren an, die für die Extraktion von Pflanzenmaterial ausgelegt sind.
Wenn Sie an der Verarbeitung großer Cannabismengen interessiert sind, fragen Sie uns gerne direkt nach weiteren Informationen. Unser technisches Team unterstützt Sie gerne dabei, die am besten geeignete Anlage für Ihre spezifischen Anforderungen zu bestimmen. Wir bieten verschiedene industrielle Extraktionsanlagen für die Extraktion pflanzlicher Verbindungen in Lebensmittel- und Pharmaqualität an.

Sonotroden-Ultraschallgerät UIP1000hdT mit Rührwerk zur Herstellung pflanzlicher Extrakte wie Cannabinoiden (z. B. CBD, THC, CBG)

Literatur / Referenzen

• 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.
• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
• Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.