Kristallisation von Cannabinoiden mittels Ultraschall

Die Kristallisation ist ein notwendiger Prozessschritt zur Herstellung von kristallinem CBD-Isolat. Die ultraschallgestützte Nanokristallisation (Sonokristallisation) wird häufig eingesetzt, um kristalline Isolate wie CBD-Isolat aus einer übersättigten Lösung herzustellen. Leistungsstarke Ultraschallwellen erzeugen eine intensive Durchmischung, die die Bildung makelloser CBD-Kristalle fördert. Die Ultraschallkristallisation ist ein präzise steuerbares, hocheffizientes und schnelles Verfahren zur Herstellung von kristallinem CDB-Isolat.

Ultraschallkristallisation von CBD

Die Kristallisation von CBD-Isolat ist ein Fällungsprozess, bei dem sich in einem Lösungsmittel festes CBD bildet. Um CBD zu kristallisieren, muss die zu lösende Substanz (d. h. destilliertes CBD-Öl) in einem Lösungsmittel gelöst werden, sodass eine übersättigte Lösung entsteht. Ultraschallwellen wirken als äußerer Reiz, der die Bildung von Kristallkeimen (Keimbildung) auslöst und dazu beiträgt, das Kristallwachstum zu fördern und zu steuern.
Typischerweise verwendete Lösungsmittel: Pentan oder Heptan.

Wie fördert die Ultraschallbehandlung die Kristallisation von CBD?

Die Ultraschallbehandlung ist ein hocheffizientes Verfahren zur Durchmischung, das eine homogene, übersättigte Lösung des CBD-Extrakts in einem Lösungsmittel erzeugt. Während der intensiven ultraschallgestützten Durchmischung der übersättigten Lösung können sich Kristallkeime bilden, die anschließend als Wachstumspunkte für die CDB-Kristalle dienen. Die ultraschallinduzierte Durchmischung intensiviert den Stofftransport zwischen den anfänglichen Kristallkeimen und der übersättigten Lösung, sodass die Kristalle schnell und gleichmäßig wachsen. Damit ist die Beschallung eine sehr effiziente Technik, um die Herstellung von CBD-Kristallen zu fördern und zu steuern.

Was die Forschung sagt

„Wird eine Lösung zur Kristallisation mit Ultraschall behandelt, kann dies die Eigenschaften der kristallinen Produkte erheblich beeinflussen. Die Ultraschallbestrahlung verkürzt die Induktionszeit, verkleinert die metastabile Zone und erhöht die Keimbildungsrate. Aufgrund dieser Effekte entstehen im Vergleich zur konventionellen Kristallisation im Allgemeinen kleinere Kristalle mit einer engeren Größenverteilung. Außerdem kann die Ultraschallbestrahlung zur Fragmentierung bestehender Kristalle führen, die durch Kristallkollisionen oder Sonofragmentierung verursacht wird.“ [Kim and Suslick, 2018]

Kristallisation von Cannabinoiden unter Rühren

Die Ultraschallkristallisation (auch als Sonokristallisation bezeichnet) ist eine Form der kontrollierten Kristallisation unter Rühren. Sie übertrifft konventionelle Fällungsverfahren durch eine schnelle Kristallbildung infolge intensiver ultraschallinduzierter Durchmischung. Durch das Rühren und Mischen mit Ultraschall werden hohe kinetische Kräfte in das Gemisch aus CBD-Extrakt und Lösungsmittel eingebracht. Dadurch entsteht eine übersättigte Lösung, in der die ultraschallinduzierte Durchmischung anschließend den Stofftransport fördert und damit die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöht. Die Ultraschallkristallisation ist ein schneller Prozess, der sich präzise steuern lässt. Dies ermöglicht das Wachstum von Kristallen einheitlicher Größe und einen gleichbleibend hohen Qualitätsstandard des Produkts. Durch die Anpassung der Beschallungsparameter ermöglicht die Ultraschallkristallisation die Bildung einheitlicher Kristalle im Mikro- oder Nanometerbereich. Lassen Sie Kristalle durch die Anwendung etablierter Prozessparameter auf die gewünschte Größe wachsen. Durch den Einsatz der Sonokristallisation lassen sich Kristalle im Nanometerbereich ausfällen, die eine höhere Bioverfügbarkeit bieten und von Kunden aufgrund ihrer höheren Wirksamkeit und ausgeprägten gesundheitlichen Vorteile geschätzt werden. Die exakte Kontrolle der Sonokristallisationsparameter liefert wiederholbare und reproduzierbare Ergebnisse. Darüber hinaus lässt sich die Ultraschallkristallisation von Cannabinoiden vollständig linear auf jedes Produktionsvolumen skalieren. Da die Ultraschallkristallisation hochwertiges CBD-Isolat liefert, werden nachgelagerte Prozesse wie die Aufreinigung auf ein Minimum reduziert.

Ultraschallkristallisatoren zur Herstellung von CBD-Isolat

Hielscher Ultrasonics ist Ihr langjährig erfahrener Partner für Kristallisationsprozesse mittels Hochleistungs-Ultraschall. Hielscher Ultrasonics bietet ein breites Sortiment an Ultraschallkristallisationsanlagen für die Chargenverarbeitung und die kontinuierliche Inline-Verarbeitung. Die Anlagen von Hielscher Ultrasonics sind weltweit in Produktionsstätten der Lebensmittel- und Pharmaindustrie installiert und erfüllen höchste Qualitätsstandards. Die Ultraschallkristallisationssysteme von Hielscher unterstützen die Standardisierung von Prozessen, die Sicherung einer gleichbleibend hohen Produktqualität und die Umsetzung der Guten Herstellungspraxis (GMP). Damit tragen sie zu Ihren Zielen für höchste Produktionsstandards bei.

Hohe Amplituden für die Sonokristallisation

Die Beschallung mit Ultraschallwellen hoher Amplitude verkürzte die Induktionszeit stärker als die Beschallung mit Wellen niedriger Amplitude. [Kim and Suslick, 2018] Die Behandlung mit Hochleistungsultraschall bei hohen Amplituden erzeugt anhaltend intensive Mikroturbulenzen, Scherkräfte und Durchmischung. Diese Mikro- und Makrobewegungen in der übersättigten Suspension führen zu einem verbesserten Stofftransport und damit zu höheren Kristallisationsraten. Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm lassen sich problemlos im kontinuierlichen 24/7-Betrieb einsetzen. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich.
Alle Geräte sind für den 24/7/365-Einsatz unter Volllast ausgelegt. Ihre Robustheit und Zuverlässigkeit machen sie zum Arbeitstier in Ihrem Sonokristallisationsprozess. Damit sind die Ultraschallgeräte von Hielscher ein zuverlässiges Arbeitsmittel, das Ihre Anforderungen an die Sonokristallisation erfüllt.

Präzise steuerbare Amplituden für hochwertige Kristallisationsergebnisse

Alle Ultraschallprozessoren von Hielscher lassen sich präzise steuern und sind damit zuverlässige Arbeitstiere in Forschung, Entwicklung und Produktion. Die Amplitude ist einer der entscheidenden Prozessparameter, die die Effizienz und Wirksamkeit der Sonokristallisation beeinflussen. Alle Prozessoren von Hielscher Ultrasonics ermöglichen eine präzise Einstellung der Amplitude. Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher können sehr hohe Amplituden und die für anspruchsvolle Anwendungen erforderliche Ultraschallintensität liefern. Amplituden von bis zu 200µm lassen sich problemlos im kontinuierlichen 24/7-Betrieb einsetzen.
Präzise Amplitudeneinstellungen und die permanente Überwachung der Ultraschallprozessparameter durch intelligente Software ermöglichen es Ihnen, die Sonokristallisationsreaktion gezielt zu beeinflussen. Bei jedem Beschallungsdurchlauf werden alle Ultraschallparameter automatisch auf einer integrierten SD-Karte aufgezeichnet, sodass jeder Durchlauf ausgewertet und kontrolliert werden kann. Optimale Beschallung für höchste Effizienz bei der Sonokristallisation!

Temperaturgeregelte Beschallung

Bei der Kristallisation von Cannabinoiden ist die Temperatur ein entscheidender Prozessparameter, der das Ergebnis und die Qualität der CBD-Kristalle beeinflusst. Die Sonokristallisationsreaktoren von Hielscher sind mit einem Kühlmantel ausgestattet, um die Prozesstemperatur im vorgesehenen Bereich zu halten. Darüber hinaus verfügen unsere Sonokristallisationssysteme über intelligente Software, die die Prozesstemperatur über einen steckbaren Temperatursensor überwacht. Im benutzerfreundlichen Menü kann der Anwender eine obere und eine untere Temperaturgrenze einstellen. Sobald die Prozesstemperatur den eingestellten Temperaturbereich überschreitet, pausiert das Ultraschallgerät, bis die Temperatur wieder im voreingestellten ∆T liegt. Damit haben Sie eine präzise Kontrolle über den wichtigen Prozessparameter „Temperatur“ während der Kristallisation.

Der MultiPhaseCavitator für gleichmäßige Kristalle

Der MultiPhaseCavitator MPC48 ist ein einzigartiger Durchflusszelleneinsatz mit 48 Kanülen, über die die zweite Phase (d. h. das CBD-Destillat) direkt in den Kavitations-Hotspot injiziert wird. Dabei bildet ein hochgradig homogenes Gemisch aus CBD-Destillat und Lösungsmittel die übersättigte Lösung, in der die Keime der CBD-Kristalle entstehen. Die Beschallung im Ultraschallreaktor ermöglicht eine präzise steuerbare Keimbildung und ein präzise steuerbares Kristallwachstum. Der MultiPhaseCavitator macht Kristallisationsprozesse hocheffizient und ermöglicht durch die präzise Steuerung eine Prozessstandardisierung. Ein hochgradig standardisierter Herstellungsprozess ist Bestandteil der Guten Herstellungspraxis (GMP) und trägt dazu bei, kontinuierlich Produkte höchster Qualität herzustellen.

Höchste Qualität – entwickelt und hergestellt in Deutschland

Als familiengeführtes Unternehmen in Familienbesitz legt Hielscher bei seinen Ultraschallprozessoren größten Wert auf höchste Qualitätsstandards. Alle Ultraschallgeräte werden an unserem Hauptsitz in Teltow bei Berlin, Deutschland, entwickelt, hergestellt und gründlich geprüft. Die Robustheit und Zuverlässigkeit der Ultraschallgeräte von Hielscher machen sie zum Arbeitstier in Ihrer Produktion. Der 24/7-Betrieb unter Volllast und in anspruchsvollen Umgebungen ist eine selbstverständliche Eigenschaft der leistungsstarken Ultraschallsonotroden und Reaktoren von Hielscher.

Kontaktieren Sie uns jetzt und schildern Sie uns Ihre Anforderungen an die Sonokristallisation! Wir empfehlen Ihnen den am besten geeigneten Ultraschallkristallisator und die passende Reaktorkonfiguration!