Ultraschall-Extraktion – Vielseitig und mit jedem Pflanzenmaterial verwendbar

Kann ich mein Ultraschallgerät für die Extraktion von Cannabis und Psilocybin verwenden? Die Antwort lautet: Ja! Sie können Ihr Ultraschallgerät für zahlreiche verschiedene Rohstoffe verwenden, um hochwertige Extrakte herzustellen. Einer der großen Vorteile der Ultraschall-Extraktionstechnologie ist, dass sie mit praktisch allen pflanzlichen Rohstoffen und Lösungsmitteln kompatibel ist. Daher liefert die Ultraschallextraktion sowohl für polare als auch für unpolare Moleküle hohe Ausbeuten bei kurzen Prozesszeiten.

Extraktion von polaren und unpolaren Molekülen mit Ultraschall

Der Grad der Extrahierbarkeit bioaktiver Verbindungen wird durch verschiedene Faktoren wie die zelluläre Struktur, in der die bioaktiven Stoffe eingeschlossen sind, sowie die Polarität des Zielmoleküls bestimmt.
"Gleiches löst Gleiches"
Die Löslichkeit auf molekularer Ebene kann generell in zwei verschiedene Kategorien unterteilt werden: polar und unpolar.
Polare Moleküle haben sowohl positiv (+) wie auch negativ (-) geladene Enden. Unpolare Moleküle haben fast keine Ladung (sogenannte Null-Ladung) oder die Ladung ist ausgeglichen. Lösungsmittel werden in diese Polaritäts-Kategorien eingeteilt und können dementsprechend z.B. stark, mittel oder schwach polar oder gänzlich unpolar sein.
Wie der Merksatz "Gleiches löst Gleiches" bereits vermuten lässt, lösen sich Moleküle am besten in einem Lösungsmittel mit der gleichen Polarität auf.
Polare Lösungsmittel lösen polare Verbindungen. Unpolare Lösungsmittel lösen unpolare Verbindungen. Je nach Polarität der pflanzlichen Verbindung (d.h. der botanische Stoffe, der extrahiert werden soll), muss ein geeignetes Lösungsmittel mit möglichst hohem Lösevermögen gewählt werden.

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Das Ultraschallgerät UP400St ist ein weit verbreiteter Ultraschallextraktor für die Isolierung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzenmaterialien.

Ultraschall-Extraktor UP400St (400Watt) für die Herstellung hochwertiger pflanzlicher Extrakte, z. B. aus Hanf, Marihuana, Pilzen und Kräutern.

Ultraschall ist eine schnelle und milde Extraktionsmethode zur Herstellung von hochwertigem Pilzextrakt. In dem Video wird ein UP400St für die Shitake-Extraktion verwendet.

Kaltextraktion von aktiven Substanzen aus Pilzen mit dem Ultraschallprozessor UP400St mit 22mm-Sonotrode

Bei Lipiden und Fetten handelt es sich um unpolare Moleküle. Phytochemikalien wie beispielsweise die wichtigsten Cannabinoide (CBD, THC), Terpene, Tocopherole, Chlorophyll A und Carotinoide sind solch unpolaren Moleküle. Wässrige Moleküle wie Psilocybin, Anthocyane, die meisten Alkaloide, Chlorophyll B, Vitamin C und B-Vitamine sind Arten von polaren Molekülen.
Dies bedeutet, dass Sie für die Extraktion von Cannabis und Psilocybin unterschiedliche Lösungsmittel wählen sollten, da Cannabinoidmoleküle unpolar sind, während Psilocybinmoleküle polar sind. Dementsprechend spielt es die Polarität des Lösungsmittels eine wichtige Rolle. Polare Moleküle wie die Phytochemikalie Psilocybin lösen sich am besten in polaren Lösungsmitteln wie z.B. Wasser oder Methanol. Unpolare Moleküle hingegen lösen sich am besten in unpolaren Lösungsmitteln wie Hexan oder Toluol.

Ultraschallextraktion unterschiedlicher Phytochemikalien und die Wahl des idealen Lösungsmittels

Der Vorteil des Ultraschallextraktors ist seine Kompatibilität mit fast allen Lösungsmittelarten. Sie können ein Ultraschallextraktionssystem sowohl mit polaren als auch unpolaren Lösungsmitteln verwenden.
Einige Rohstoffe wie Vitalpilze profitieren häufig von einem zweistufigen Extraktionsverfahren, bei dem die Ultraschallextraktion nacheinander mit einem polaren und einem unpolaren Lösungsmittel durchgeführt wird. Eine solche zweistufige Extraktion setzt sowohl die polaren als auch die unpolaren Molekülarten frei.

Wasser ist ein stark polares Lösungsmittel; andere polare Lösungsmittel sind Aceton, Acetonitril, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Isopropanol und Methanol.
Anmerkung: Obwohl Wasser technisch gesehen ein Lösungsmittel ist, wird die wässrige Extraktion oft umgangssprachlich als lösungsmittelfreie Extraktion bezeichnet.
Ethanol, Aceton, Dichlormethan usw. werden als mittelpolar eingestuft, während n-Hexan, Ether, Chloroform, Toluol usw. unpolar sind.

Ethanol – das vielseitige Lösungsmittel für die Extraktion botanischer Stoffe

Ethanol, ein häufig verwendetes Lösungsmittel für die botanische Extraktion, ist ein mittelpolares Lösungsmittel. Das bedeutet, dass Ethanol polare und unpolare Extraktionseigenschaften besitzt. Aufgrund seiner polaren und unpolaren Extraktionskapazitäten ist Ethanol ein ideales Lösungsmittel für Breitspektrumextrakte, wie sie häufig aus Pflanzen wie Hanf, Cannabis und anderen Kräutern hergestellt werden. Bei Breitspektrumextrakten wird eine Vielzahl verschiedener Phytochemikalien extrahiert wird, um den so genannten Entourage-Effekt zu erzielen. Der Entourage-Effekt beschreibt die Wirkung verschiedener bioaktiver Verbindungen in Kombination, was zu einer deutlich stärkeren Wirkung führt. So enthält ein Breitspektrum-Hanfextrakt verschiedene Cannabinoide wie Cannabidiol (CBD), Cannabigerol (CBG), Cannabinol (CBN), Cannabichromen (CBC), Terpene, Terpenoide, Alkaloide und andere sekundäre Pflanzenstoffe, die in Kombination wirken und die positiven Effekte des Extrakts ganzheitlich verstärken.

Einfacher Wechsel zwischen botanischen Materialien

Der Wechsel zwischen den verschiedenen Chargen der unterschiedlichen pflanzlichen Rohstoffe zur Extraktherstellung ist einfach und schnell durchzuführen.
Für die Ultraschallextraktion bereiten Sie einfach eine Slurry aus (getrocknetem) mazeriertem Pflanzenmaterial vor, z.B. Hanf in Ethanol. Führen Sie den Ultraschallstab (auch Sonotrode genannt) in das Gefäß ein und beschallen Sie es für eine festgelegte Zeit. Nach der Beschallung entfernen Sie die Ultraschallsonotrode aus dem Beschallungsgefäß. Die Reinigung des Ultraschallgeräts ist einfach und dauert nur wenige Minuten: Wischen Sie die Sonotrode ab, um Pflanzenpartikel zu entfernen, und verwenden Sie dann die CIP-Funktion (Clean-in-Place) des Ultraschallgeräts. Platzieren Sie die Sonotrode in einem Becherglas mit Wasser, schalten Sie das Gerät ein und lassen Sie es 20-30 Sekunden lang laufen. Dabei reinigt sich die Ultraschallsonotrodede selbst.
Jetzt ist das Gerät wieder bereit und Sie können die nächste Charge für die Extraktion eines anderen Pflanzenstoffs, z.B. Psilocybin in Wasser, beschallen.
In ähnlicher Weise werden Ultraschall-Inline-Systeme, die mit einer Durchflusszelle ausgestattet sind, über einen CIP-Mechanismus gereinigt. Die Beschickung der Durchflusszelle mit Wasser bei laufendem Ultraschall ist für die Reinigung meist ausreichend. Natürlich können Sie eine kleine Menge an Reinigungsmitteln hinzufügen (z.B. um die Entfernung von Ölen zu erleichtern).
Ultraschallextraktoren sind universell einsetzbar und für jede Art von bioaktiven Verbindungen und dem entsprechenden polaren bzw. unpolaren Lösungsmittel geeignet.

Industrielles Ultraschallextraktionssystem mit 16kW für die kontinuierliche Inline-Produktion von hochwertigen botanischen Extrakten aus Pflanzen und Pilzen.

MultiSonoReactor mit 4x 4kW für die großtechnische (Massen-)Produktion von botanischen Extrakten.

Vorteile der Ultraschallextraktion

  • höhere Ausbeute
  • hohe Qualität
  • keine thermische Zersetzung
  • schnelle Extraktion
  • einfacher und sicherer Betrieb
  • umweltfreundliche Extraktion
Die Ultraschallextraktion kann mit biologisch zertifizierten Lösungsmitteln kombiniert werden, um eine höhere Effizienz und Umweltfreundlichkeit zu erreichen. Dies ermöglicht die Herstellung von völlig natürlichen, biologischen Pilzextrakten mit Ultraschall.

Ultraschall-Extraktor UIP2000hdT (2000 Watt) für die Herstellung natürlicher, biologischer Extrakte aus Cannabis, Kräutern, Pilzen usw.

Finden Sie das beste Hochleistungs-Ultraschallgerät für Ihre Extraktionszwecke

Hielscher Ultrasonics Extraktoren haben sich im Bereich der Pflanzenextraktion etabliert. Hersteller von Extrakten – von kleinen Boutique-Extraktherstellern bis hin zu großen Massenproduzenten – finden in Hielscher's breiten Gerätepalette den idealen Ultraschallprozessor für ihre Produktionskapazität. Sowohl Batch- als auch kontinuierliche Inline-Prozessaufbauten sind sofort verfügbar, schnell installiert sowie sicher und intuitiv zu bedienen.

Höchste Qualität – Designt & Hergestellt in Deutschland

Die ausgefeilte Hardware und intelligente Software der Hielscher Ultraschallgeräte garantieren zuverlässige Ultraschallextraktionsergebnisse aus Ihrem pflanzlichen Rohmaterial mit reproduzierbaren Ergebnissen und einer benutzerfreundlichen, sicheren Bedienung. Gebaut für den 24/7-Betrieb, mit hoher Robustheit und geringem Wartungsaufwand, sind die Hielscher Ultraschallextraktoren eine zuverlässige und komfortable Lösung für Hersteller von Pflanzenextrakten.
Hielscher Ultrasonics Extraktoren werden weltweit für die Herstellung hochwertiger Pflanzenextrakte eingesetzt. Hielscher Ultraschall-Extraktoren werden nicht nur von kleineren Unternehmen zur Herstellung von Boutique-Extrakten eingesetzt, sondern vor allem in der industriellen Produktion von kommerziell produzierten Extrakten und Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt. Aufgrund ihrer Robustheit und ihres geringen Wartungsaufwands lassen sich Hielscher Ultraschallprozessoren einfach installieren, bedienen und überwachen.

Automatische Datenprotokollierung

Um die Produktionsstandards von Nahrungsergänzungsmitteln und Therapeutika zu erfüllen, müssen die Produktionsprozesse detailliert überwacht und protokolliert werden. Die digitalen Ultraschallgeräte von Hielscher Ultrasonics verfügen über eine automatische Datenprotokollierung. Durch diese intelligente Funktion werden alle wichtigen Prozessparameter wie Ultraschallenergie (Gesamt- und Nettoenergie), Temperatur, Druck und Zeit automatisch auf einer eingebauten SD-Karte gespeichert, sobald das Gerät eingeschaltet wird. Prozessüberwachung und Datenaufzeichnung sind wichtig für eine kontinuierliche Prozessstandardisierung und Produktqualität. Durch den Zugriff auf die automatisch aufgezeichneten Prozessdaten können Sie frühere Beschallungsläufe revidieren und das Ergebnis auswerten.
Ein weiteres benutzerfreundliches Feature ist die Browser-Fernsteuerung unserer digitalen Ultraschallsysteme. Per Browser-Fernsteuerung können Sie Ihren Ultraschallprozessor von überall aus starten, stoppen, einstellen und überwachen.
Möchten Sie mehr über die Vorteile der Ultraschallextraktion erfahren? Nehmen Sie jetzt Kontakt mit uns auf und besprechen Sie mit uns Ihren Herstellungsprozess für botanische Extrakte! Unsere erfahrenen Mitarbeiter geben Ihnen gerne weitere Informationen über die Ultraschallextraktion, unsere Ultraschallsysteme und Preise!

Was macht die Ultraschallextraktion zur besten Methode?

Effizienz

  • Höhere Erträge
  • Schneller Extraktionsprozess – innerhalb weniger Minuten
  • Hochwertige Extrakte – milde, nicht thermische Extraktion
  • Grüne Lösungsmittel (Wasser, Ethanol, Glycerin, Pflanzenöle, NADES usw.)

Einfachheit

  • Plug-and-Play - Einrichtung und Betrieb innerhalb weniger Minuten
  • Hoher Durchsatz - Für die großtechnische Extraktproduktion
  • im Batch oder kontinuierlichen Inline-Betrieb
  • Einfache Installation und Inbetriebnahme
  • Bewegliche Systeme - tragbar oder auf Rollen montiert
  • Lineare Skalierung - fügen Sie weitere Ultraschallsysteme parallel hinzu, um die Kapazität zu erweitern.
  • Fernüberwachung und -steuerung - über PC, Smartphone oder Tablet
  • Keine Prozessüberwachung erforderlich - Gerät anschalten und laufen lassen
  • Leistungsstark - ausgelegt für den kontinuierlichen 24/7-Betrieb
  • Robustheit und geringer Wartungsaufwand
  • hohe Qualität – in Deutschland entwickelt und gebaut
  • Schnelle Be- und Entladung zwischen den Chargen
  • Leicht zu reinigen

Sicherheit

  • Einfach und sicher zu bedienen
  • Lösungsmittelfreie oder lösungsmittelbasierte Extraktion (Wasser, Ethanol, Pflanzenöle, Glycerin, etc.)
  • Keine hohen Drücke und Temperaturen
  • ATEX-zertifizierte explosionsgeschützte Systeme verfügbar
  • Einfache Bedienung (auch über Fernbedienung)

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Ultraschall-High-Shear-Homogenisatoren werden im Labor, Technikum, in der Pilotanlage sowie in der industriellen Produktion eingesetzt.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.

Literatur / Literaturhinweise

Lösungsmittel und ihre Polarität

In der nachstehenden Tabelle sind die gebräuchlichsten Lösungsmittel in der Reihenfolge von der niedrigsten zur höchsten Polarität aufgeführt.

Lösungsmittel Formel kochend Punkt (degC) Schmelzen Punkt (degC) Dichte
(g/ml)
Lösen in H2O   (g/100g) relativ
Polarität
Cyclohexan C6H12 80.7 6,6 0.779 0.005 0.006
Pentan C5H12 36.1 -129.7 0.626 0.0039 0.009
Hexan C6H14 69 -95 0.655 0.0014 0.009
Heptan C7H16 98 -90.6 0.684 0.0003 0.012
Tetrachlorkohlenstoff CCl4 76.7 -22.4 1.594 0.08 0.052
Kohlenstoffdisulfid CS2 46.3 -111.6 1.263 0.2 0.065
P-Xylol C8H10 138.3 13.3 0.861 0.02 0.074
Toluol C7H8 110.6 -93 0.867 0.05 0.099
Benzol C6H6 80.1 5.5 0.879 0,18 0.111
Äther C4H10O 34.6 -116.3 0.713 7.5 0.117
Methyl t-Butyläther (MTBE) C5H12O 55.2 -109 0.741 4.8 0.124
Diethylamin C4H11n 56.3 -48 0.706 M 0.145
Dioxan C4H8O2 101.1 11.8 1.033 M 0.164
N,N-Dimethylanilin C8H11n 194.2 2.4 0.956 0.14 0.179
Chlorbenzol C6H5Cl 132 -45.6 1.106 0.05 0.188
Anisole C 7H8O 153.7 -37.5 0.996 0.10 0.198
Tetrahydrofuran (THF) C4H8O 66 -108.4 0.886 30 0.207
Ethylacetat C4H8O2 77 -83.6 0.894 8.7 0.228
Ethylbenzoat C9H10O2 213 -34.6 1.047 0.07 0.228
Dimethoxyethan (Glyme) C4H10O2 85 -58 0.868 M 0.231
diglyme C6H14O3 162 -64 0.945 M 0.244
Methylacetat C 3H 6O2 56.9 -98.1 0.933 24.4 0.253
Chloroform CHCl3 61.2 -63.5 1.498 0.8 0.259
3-Pentanon C5H12O 101.7 -39.8 0.814 3.4 0.265
1,1-Dichlorethan C2H4Cl2 57.3 -97.0 1.176 0,5 0.269
Di-n-butylphthalat C16H22O4 340 -35 1.049 0.0011 0.272
Cyclohexanon C6H10O 155.6 -16.4 0.948 2.3 0.281
Pyridin C5H5n 115.5 -42 0.982 M 0.302
Dimethylphthalat C10H10O4 283.8 1 1.190 0.43 0.309
Methylenchlorid CH2Cl2 39.8 -96.7 1.326 1.32 0.309
2-Pentanon C 5H 10O 102.3 -76.9 0.809 4.3 0.321
2-Butanon C4H8O 79.6 -86.3 0.805 25.6 0.327
1,2-Dichlorethan C2H4Cl2 83.5 -35.4 1.235 0.87 0.327
Benzonitril C7H5n 205 -13 0.996 0.2 0.333
Aceton C3H6O 56.2 -94.3 0.786 M 0.355
Dimethylformamid (DMF) C3H7Keine 153 -61 0.944 M 0.386
t-butylalkohol C4H10O 82.2 25.5 0.786 M 0.389
Anilin C6H7n 184.4 -6.0 1.022 3.4 0.420
Dimethylsulfoxid (DMSO) C2H6OS 189 18.4 1.092 M 0.444
Acetonitril C2H3n 81.6 -46 0.786 M 0.460
3-Pentanol C 5H 12O 115.3 -8 0.821 5.1 0.463
2-Pentanol C 5H 12O 119.0 -50 0.810 4.5 0.488
2-Butanol C4H10O 99.5 – 114.7 0.808  18.1 0.506
Cyclohexanol C 6H 12O 161.1 25,2 0.962 4.2 0.509
1-Oktanol C 8H 18O 194.4 -15 0.827 0.096 0.537
2-Propanol C3H8O 82.4 -88.5 0.785 M 0.546
1-Heptanol C 7H 16O 176.4 -35 0.819 0.17 0.549
I-Butanol C4H10O 107.9 -108.2 0.803 8.5 0.552
1-Hexanol C 6H 14O 158 -46.7 0.814 0.59 0.559
1-Pentanol C 5H 12O 138.0 -78.2 0.814 2,2 0.568
Acetylaceton C5H8O2 140.4 -23 0.975 16 0.571
Ethylacetoacetat C6H10O3 180.4 -80 1.028 2.9 0.577
1-Butanol C4H10O 117.6 -89.5 0.81 7,7 0. 586
Benzylalkohol C 7H 8O 205.4 -15.3 1.042 3.5 0.608
1-Propanol C3H8O 97 -126 0.803 M 0.617
Essigsäure C2H4O2 118 16.6 1.049 M 0.648
2-Aminoethanol C2H7Keine 170.9 10.5 1.018 M 0.651
Ethanol C2H6O 78.5 -114.1 0.789 M 0.654
Diethylenglykol C4H10O3 245 -10 1.118 M 0.713
Methanol CH4O 64.6 -98 0.791 M 0.762
Ethylenglykol C2H6O2 197 -13 1.115 M 0.790
Glyzerin C3H8O3 290 17.8 1.261 M 0.812
Wasser, schwer D2O 101.3 4 1.107 M 0.991
Wasser H2O 100.00 0.00 0.998 M 1.000


Hochleistungs-Ultraschall! Die Produktpalette von Hielscher deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Bench-top-Homogenisatoren bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.