Hielscher Ultrasonics
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Schnelle und einfache Cannabis-Extraktion mit Ultraschall

  • Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden und Cannabinoide von hoher Qualität zu liefern, ist ein effizientes und zuverlässiges Cannabis-Extraktionsverfahren wichtig. Die Ultraschall-Extraktion verkürzt die Extraktionsdauer und steigert die Ausbeute erheblich.
  • Durch Hochleistungs-Ultraschall wird eine schnellere, vollständigere und hocheffiziente Cannabis-Extraktion erreicht. Dabei ist die Ultraschall-Extraktion ein einfaches, sicheres und zuverlässiges Verfahren.
  • Hielscher stellt Ultraschallextraktoren für die Gewinnung von Cannabinoiden im Labor- und Industriemaßstab her.

Ultraschall-Extraktion von Cannabinoiden und Terpenen

Die ultraschall-gestützte Extraktion ist eine seit langem bewährte und industriell etablierte Extraktionstechnik, die sich durch hohe Extraktausbeuten, schnelle Verarbeitung und einfache Handhabung auszeichnet. Hochleistungs-Ultraschall übt intensive Scherkräfte und Druckdifferentiale auf das Medium aus, wodurch die Zellen der Cannabis-Pflanze ausgebrochen werden. Aus den aufgebrochenen Zellen werden innerhalb einer sehr kurzen Extraktionszeit große Mengen bioaktiver Verbindungen wie Cannabinoide und Terpene wirksam freigesetzt. Dies bedeutet, dass der Extraktionsprozess von Wirkstoffen wie Cannabinoiden und Terpenen aus der Cannabispflanze durch Ultraschall erheblich gesteigert werden kann.
Die Ultraschallextraktion kann mit einer breiten Palette von Lösungsmitteln durchgeführt werden. Je nach der späteren Verwendung werden die Wirkstoffe aus Cannabis z. B. in Butan, CO2, Propan usw. extrahiert, wenn die Extrakte zur Inhalation verwendet werden. Für die Herstellung von Extrakten zur oralen Einnahme werden Ethanol, Cyclohexan, Isopropanol, Olivenöl, Kokosnussöl usw. als Lösungsmittel bevorzugt.
Hielscher Ultrasonics bietet Ihnen das ideale Ultraschall Extraktionsgerät – egal ob Sie einen kleinen oder mittleren Extraktor, eine Pilotanlage oder ein industrielles System benötigen, Hielscher Ultraschallsysteme erfüllen Ihre Anforderungen.
 

Ultraschall-Homogenisator UP400St für die gerührte Batch-Extraktion von Botanicals

Ultraschall-Extraktion von pflanzlichen Stoffen - 8-Liter-Batch - UP400St

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UP400St - leistungsstarke Cannabis-Extraktion mit Ultraschall.

Ultraschallgerät UP400St mit Rührwerk für die Cannabisextraktion

 
 

Vorteile der Cannabisextraktion mit Ultraschall:
 

  • kurze Extraktionszeit
  • Hohe Extraktionsrate
  • vollständigere Extraktion
  • milde, nicht-thermische Behandlung
  • einfache Integration und sicherer Betrieb
  • keine gefährlichen/ giftigen Chemikalien, keine Verunreinigungen
  • äußerst kostengünstig
  • energieeffizient
  • grüne, umweltfreundliche Extraktionsmethode

 
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Hielscher Ultraschallgeräte für die Cannabis-Extraktion – Wissenschaftlich bewiesene Effizienz!

Das Foto zeigt den Ultraschall-Homogenisator UP200Ht, der an einem Laborstativ montiert ist, wärend der Beschallung einer Flüssigkeit im Becherglas.Casiraghi und Kollegen von der italienischen Universität Mailand verglichen drei Cannabisextraktionsmethoden: Ultraschallextraktion, Soxhlet-Extraktion und Mazeration.
Ziel der Studie war es, die Wirksamkeit der Ultraschallextraktion für die Extraktion von Cannabinoiden aus Cannabis sativa zu untersuchen und sie mit anderen Extraktionsmethoden, wie der Soxhlet-Extraktion und der Mazeration, zu vergleichen.
Die Forscher verwendeten für den Extraktionsprozess den Hielscher Ultraschallprozessor UP200Ht (siehe Bild links) und stellten fest, dass die ultraschall-getützte Extraktionsmethode für die Isolierung von Cannabinoiden effektiver war als die beiden anderen Methoden. Die Ultraschallextraktion war schneller, effizienter und weniger arbeitsintensiv als die anderen Methoden.
Die Extraktion wurde mit Olivenöl als Lösungsmittel durchgeführt. Das Pflanzenmaterial wurde in das Lösungsmittel gegeben und 10 Minuten lang bei 60 % Amplitude mit dem Ultraschallgerät UP200Ht beschallt.
Nach dem Beschallungsschritt wurde der Extrakt filtriert und das Lösungsmittel unter Vakuum eingedampft, um einen konzentrierten Extrakt zu erhalten. Der Extrakt wurde dann mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) auf den Gehalt an Cannabinoiden untersucht.
Insgesamt haben die Ergebnisse dieser Studie gezeigt, dass die Ultraschallextraktion der Cannabinoide CBD und THC in Olivenöl eine wirksame Methode zur Extraktion von Cannabinoiden aus Cannabis sativa-Pflanzenmaterial mit hoher Ausbeute und Reinheit ist.
Einer der Vorteile der Ultraschallextraktion mit dem UP200Ht besteht darin, dass in kürzerer Zeit höhere Erträge an Cannabinoiden erzielt werden können als mit herkömmlichen Extraktionsmethoden. Die Forscher stellten auch fest, dass die Ultraschallextraktion im Vergleich zu anderen Extraktionsmethoden umweltfreundlicher ist, da sie weniger Lösungsmittel und Energie benötigt. Darüber hinaus lässt sich die Ultraschallextraktion leicht auf die industrielle Produktion ausweiten, was sie zu einer vielversprechenden Methode für die großtechnische Herstellung von CBD-Extrakten macht.
Zusammenfassend lässt die Studie den Schluss zu, dass die Ultraschallextraktion mit dem UP200Ht eine äußerst effiziente Methode für die Extraktion von Cannabinoiden aus Cannabis sativa ist.
 
(vgl. Casiraghi et al., 2022)

Die Ultraschallextraktion ist eine hocheffiziente Methode zur Extraktion von Cannabinoiden wie CBD und THC. Als Lösungsmittel wurde Olivenöl verwendet, die Ultraschallextraktion wurde mit dem UP200HT durchgeführt.

Die Ultraschallextraktion ist eine hocheffiziente Methode zur Extraktion von Cannabinoiden wie CBD und THC. Als Lösungsmittel wurde Olivenöl verwendet, die Ultraschallextraktion wurde mit dem UP200HT durchgeführt.
(Bild und Studie: © Casiraghi et al., 2022)

 
 

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Ultraschall-gestützes Extraktionsverfahren

Ultraschallprozessparameter für die Cannabis-Extraktion

Die ultraschall-gestützte Extraktion basiert auf sich wiederholenden Hochdruck- und Niederdruck-Zyklen. Durch die Schallwellen des Ultraschalls (∼ 20-26 kHz) werden im Medium alternierende Hochdruck- und Niederdruckzyklen erzeugt, die ca. 20.000 Mal pro Sekunde wechseln. So entstehen durch die Beschallung mit Hochleistung-Ultraschall intensive Scherkräfte und Flüssigkeits-Jets. Diese extremen Kräfte überwinden die Selektivität der Zellmembran, perforieren und brechen Zellwände auf und generieren dadurch einen hohen Stoffaustausch zwischen dem Zellinneren und dem umgebenden Lösungsmittel. Mittels Ultraschall-Extraktion werden höhere Erträge und eine kürzere Extraktionsdauer ermöglicht. Da es sich bei der Ultraschall-Extraktion um einen reproduzierbaren Prozess handelt, lassen sich die Extraktionsresultate für eine hohe Extraktqualität und ein standardisiertes Extraktionsverfahren einfach wiederholen.
Hielscher's Ultraschall-Extraktoren geben Ihnen die volle Kontrolle über alle wichtigen Extraktionsparameter. Durch Anpassen der Amplitude, Beschallungsdauer, des Drucks und der Zusammensetzung der Flüssigkeit kann der Extraktionsprozess genau kontrolliert und reproduziert werden.

Lösungsmittel für die Cannabisextraktion

Alle gängigen Lösungsmittel können für Ihre Ultraschallextraktion verwendet werden. Je nachdem, ob die Extrakte für orale oder inhalative Pharmazeutika, Analysen, Qualitätskontrollen oder andere Zwecke hergestellt werden, sind bestimmte Lösungsmittel für bestimmte Zwecke besonders geeignet. Bei der Ultraschallextraktion können verschiedene Lösungsmittel verwendet werden, darunter Wasser, Lösungsmittel und Öle (z. B. H2O, CO2, Ethanol, Methanol, Butan, Propan, Olivenöl, Kokosnussöl usw.).

Extraktionstemperatur

Die besten Ergebnisse für die Gewinnung von Pflanzenextrakten (z.B. aktive Substanzen aus Kräutern, Medizinpflanzen etc.) werden bei einer Prozesstemperatur zwischen 0-60°C erreicht. Die Ultraschall-Extraktion ist eine nicht-thermische und dadurch sehr milde Methode, wodurch eine Zersetzung der extrahierten Wirkstoffe verhindert wird.

Kombinierte Extraktionsmethoden

Die Ultraschallextraktion kann problemlos mit Druck, Hitze, überkritischen Extraktionsbedingungen oder dem Soxhlet-Extraktor kombiniert werden, um die Ergebnisse zu verbessern und/oder eine bestehende Extraktionsanlage an spezifische Anforderungen anzupassen. Die Nachrüstung eines Ultraschallgeräts in eine bestehende Cannabisextraktionsanlage ist von besonderem Interesse, wenn eine bestehende Extraktionsmethode nicht die gewünschte Leistung und den gewünschten Ertrag erbringt.
Bereits vorhandene Extraktiongeräte können problemlos durch die Integration eines Ultraschallextraktors aufgerüstet werden. Gerne helfen wir Ihnen bei der Installation oder Nachrüstung eines Ultraschallgerätes in Ihren Extraktionsaufbau.
Lesen Sie mehr über die mit Ultraschall verbesserte überkritische CO2-Extraktion!
 

Ultraschall-Homogenisator UIP2000hdT für die gerührte Batch-Extraktion von pflanzlichen Stoffen

Ultraschall-Extraktion von pflanzlichen Stoffen - 30 Liter Batch - UIP2000hdT

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Anwendungsbereiche für die ultraschall-gestützte Cannabis-Extraktion

Cannabinoide, Terpene und andere Wirkstoffe der Cannabis-Pflanze werden für vielfältige Zwecke extrahiert. Die Ultraschall-Extraktion ist eine sichere und effiziente Methode, um aktive Wirkstoffe der Cannabispflanze für folgende Branchen zu extrahieren:

  • Medizinische/ Pharmazeutische Produktion
  • Freizeit-Cannabiskonsum
  • Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln und Lebensmitteln
  • vor der nachgelagerten Verarbeitung, z.B. Nanoemulgierung
  • Tests für Drogenwirkungsstärke
  • forensische/chemische Analyse

Ultraschall-Extraktoren – im kleinen und großen Maßstab

Hielscher Ultrasonics ist Ihr Partner für Hochleistungs-Ultraschall-Extraktionsgeräte. Ob Sie kleinere Chargen hochwertiger CBD-Extrakte für Ihre Boutique-Label oder große Mengen Hanf oder Marihuana im industriellen Maßstab herstellen wollen – Hielscher Ultrasonics hat das ideale Ultraschall-Extraktionsgerät für Sie!
Lineare Skalierbarkeit und präzise Prozesssteuerung ermöglichen zuverlässige Ergebnisse auf jeder Ebene. Lesen Sie mehr über das Scale-up von Ultraschallextraktionsverfahren!

Wir helfen Ihnen: Unsere Prozessberatung & Service

Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung in der Ultraschallverarbeitung und hat ein tiefgehendes Verständnis für Ultraschall-Extraktionsprozesse. Wir helfen Ihnen mit Empfehlungen für ein geeignetes Ultraschallgerät für Ihren Prozess und zeigen ihnen, wie Sie unsere Ultraschallextraktoren effizient einsetzen. Unsere Techniker stehen für den weltweiten Installationsservice und Schulungen zur Verfügung.
In unserem voll ausgestatteten Ultraschall-Prozesslabor in Deutschland steht Ihnen unser Team aus Verfahrenstechnikern und Chemikern zur Verfügung, um Ihren Prozess für Sie oder mit Ihnen zusammen zu entwickeln und zu optimieren .

UP400St mit Rührwerk im 8L-Extraktionsbatch

Ultraschallextraktion von Pflanzenmaterial mit dem Ultraschallgerät UP400St

Kontakt / Weitere Informationen

Sprechen Sie mit uns über Ihren Prozess! Gerne empfehlen wir Ihnen das geeignete Equipment und die richtigen Prozessparameter für Ihr Projekt.





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Literatur

Grundlegende Informationen

Ultraschall-Extraktion

Hochleitungs-Ultraschall ist eine bewährte Methode für die effiziente und zuverlässige Extraktion von Wirkstoffen, z.B. aktive Substanzen, Öle, Proteine und bioaktive Stoffe (z.B. Flavone, Polyphenole, Anthocyane, Aromen) aus Pflanzenteilen, Kräutern, Blättern, Blüten, Rinde und Samen.
Bei der Ultraschall-Extraktion werden hochintensive Ultraschallwellen in eine Mischung aus Pflanzenteilen und einem Lösungsmittel gekoppelt, so dass akustische Kavitation auftritt. Akustische Kavitation ist die durch Ultraschall verursachte Bildung, Wachstum und Implosion von Kavitationsblasen in einer Flüssigkeit.
„Während der Implosion der Kavitationsblasen entstehen lokal sehr hohe Temperaturen und Drücke von sehr kurzer Dauer. in einer Wolke aus Kavitationsblasen haben diese Hotspots Temperaturen von ca. 5000 K, Drücke von ca. 1000 atm sowie Heiz- und Kühlraten mit mehr als 1010 K/s. Bei der Kavitation einzelner Blasen sind diese Bedingungen sogar noch extremer, denn dann erzeugt die Kavitation diese extremen physikalischen und chemischen Bedingungen in ansonsten kalten Flüssigkeit. Wenn eine Flüssigkeit, die Feststoffe enthält, mit Ultraschall beschallt wird, können ähnliche Phänomene auftreten. In der Nähe einer Feststoffoberfläche tritt die Kavitationsimplosion nicht sphärisch auf, so dass Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsjets auf den Feststoff prallen. Diese Jets und die damit verbundenen Stoßwellen können erhebliche Oberflächenschäden verursachen und dadurch eine frische, hoch-erhitzte Oberfläche freilegen und verfügbar machen. Darüber hinaus treten während der Beschallung von Flüssigkeit-Pulver-Suspensionen interpartikuläre Kollisionen auf, welche durch die Kavitation und die daraus resultierenden Schockwellen in der Slurry entstehen. Diese Kollisionen, bei denen die Partikel aufeinander prallen, können dramatische Veränderungen in Oberflächenmorphologie, Zusammensetzung und Reaktivität der Partikel verursachen.“ [Suslick 2001: 2f.]
Dieses extreme Umfeld der Ultraschallkavitation hat verschiedene Effekte auf das Pflanzenmaterial und seine Extrahierbarkeit:

  • Überwindung der Selektivität der Zellmembran
  • erhöhter Stoffaustausch zwischen Zellinnenraum und Lösungsmittel
  • Zellaufschluss
  • Freisetzung von intrazellulärem Material

Ultraschall ist eine hochwirksame Extraktionsmethode. Durch die intensiven mechanischen Kräfte sind oftmals ökologische und milde Lösungsmittel wie Wasser, Ethanol etc. ausreichend.
Ultraschall-Extraktion verkürzt die Extraktion und ermöglicht eine reduzierte und / oder milder Lösungsmittel. Das bedeutet, Ultraschall-Extraktion Die Ultraschallextraktion verkürzt die Extraktionsdauer und ermöglicht reduzierten Lösemitteleinsatz und/oder die Verwendung von milden Lösungsmitteln. Mittels Ultraschallextraktion erzielen Sie eine höhere Extraktionsrate und Sie produzieren gesündere Extrakte. Die Extraktion bei niedrigen Temperaturen verhindert sowohl die Zersetzung der Extrakte durch zu hohe Temperaturen und vermeidet auch das Verdampfen der Substanzen.
Ein weiterer Vorteil der Ultraschall-Extraktion liegt in ihrer einfachen und sicheren Handhabung und ihrer präzisen Kontrollierbarkeit. Als nicht-thermische Extraktionsmethode kann die Beschallung bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, damit die Zersetzung der wärmeempfindlicher Substanzen, die durch Hitze zersetzt werden, vermieden wird.

3 Schritte zur erfolgreichen Ultraschallproduktion: Machbarkeitsstudie - Optimierung - Scale-Up (zum Vergrößern anklicken!)

Ultraschall-Verarbeitung: Hielscher berät und unterstützt Sie von der Machbarkeitsstudie und Optimierung bis hin zur kommerziellen Produktion!

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