Cristalización de cannabinoides con sonicación

La cristalización es un paso necesario del proceso para producir aislado de CBD cristalino. La nanocristalización ultrasónica (sonocristalización) se utiliza ampliamente para preparar aislados cristalinos, como el aislado de CBD, a partir de una solución sobresaturada. Mediante ondas de frecuencia ultrasónica de alta potencia, la agitación intensa promueve la formación de cristales prístinos de CBD. La cristalización ultrasónica es un método controlable con precisión, altamente eficiente y rápido para la producción de aislado de CDB cristalino.

Cristalización ultrasónica del CBD

El aislado de CBD se produce a partir del extracto de aceite de CBDLa cristalización del aislado de CBD es un proceso de precipitación en el que se forman sólidos de CBD en un disolvente. Para cristalizar el CBD, el soluto (es decir, el aceite de CBD destilado) debe disolverse en un disolvente formando una solución sobresaturada. Las ondas ultrasónicas actúan como un estímulo externo que inicia la formación de semillas de cristal (nucleación) y ayuda a promover y controlar el crecimiento de los cristales.
Disolventes utilizados habitualmente: pentano o heptano.

¿Cómo favorece la ultrasonicación la cristalización del CBD?

La ultrasonicación es un método de agitación muy eficaz que produce una solución supersaturada homogénea del extracto de CBD en un disolvente. Durante la intensa agitación ultrasónica de la solución sobresaturada, pueden formarse semillas de cristales que posteriormente actúan como puntos de crecimiento de los cristales de CDB. La agitación ultrasónica intensifica la transferencia de masa entre las semillas iniciales de cristales y la solución sobresaturada, de modo que los cristales crecen rápida y uniformemente. Esto significa que la sonicación es una técnica muy eficaz para promover y controlar la producción de cristales de CDB.

Sono-cristalización de cannabinoides (por ejemplo, CBD, THC)

Reactor con ultrasonidos UIP2000hdT para la sono-cristalización de cannabinoides

Lo que dice la investigación

"Cuando se aplican ultrasonidos a una solución para su cristalización, pueden afectar significativamente a las propiedades de los productos cristalinos. La irradiación ultrasónica disminuye el tiempo de inducción y la zona metaestable y aumenta la tasa de nucleación. Debido a estos efectos, generalmente produce cristales más pequeños con una distribución de tamaños más estrecha en comparación con la cristalización convencional. Además, la irradiación ultrasónica puede causar la fragmentación de cristales existentes que es causada por colisiones de cristales o sonofragmentación." [Kim y Suslick, 2018]

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Cristalización por agitación de cannabinoides

La cristalización ultrasónica (también conocida como sono-cristalización) es una forma de cristalización agitada controlada, que supera a las técnicas de precipitación convencionales por la rápida formación de cristales debido a la intensa agitación ultrasónica. La agitación y mezcla ultrasónicas introducen elevadas fuerzas cinéticas en la mezcla de extracto de CBD y disolvente. De este modo, se produce una solución sobresaturada en la que posteriormente la agitación ultrasónica promueve la transferencia de masa que acelera la velocidad de cristalización. La cristalización ultrasónica es un proceso rápido que puede controlarse con precisión. Esto permite el crecimiento de un tamaño de cristal uniforme y un estándar de calidad del producto continuamente alto. La cristalización ultrasónica permite, mediante el ajuste de los parámetros de sonicación, la cristalización de cristales uniformes de tamaño micrométrico o nanométrico. Cultivar cristales de tamaño a medida aplicando los parámetros de proceso establecidos. Mediante la aplicación de la sono-cristalización, es posible precipitar cristales de tamaño nanométrico, que ofrecen una biodisponibilidad superior y son valorados por los clientes por su mayor eficacia y sus pronunciados beneficios para la salud. El control exacto de los parámetros de la sonocristalización permite obtener resultados repetibles y reproducibles. Además, la cristalización ultrasónica de cannabinoides puede escalarse linealmente a cualquier volumen de producción. Como la cristalización ultrasónica da como resultado un aislado de CBD de alta calidad, los procesos posteriores, como la purificación, se reducen al mínimo.

El ultrasonicador UP200St mejora la tasa de conversión en la cristalización

El UP200St puede integrarse en reactores químicos agitados para acelerar y mejorar la cristalización.

La ultrasonicación favorece

  • Cristalización por agitación
  • Co-cristalización
  • Cristalización antisolvente
  • Cristalización por enfriamiento
  • Cristalización en fusión
  • Cristalización reactiva / precipitación

Cristalizadores ultrasónicos para la producción de aislado de CBD

Hielscher Ultrasonics es su socio experimentado a largo plazo para procesos de cristalización por ultrasonidos de alto rendimiento. Hielscher Ultrasonics suministra una amplia gama de equipos de cristalización por ultrasonidos para el procesamiento en línea continuo y por lotes. Los equipos de Hielscher Ultrasonics están instalados en todo el mundo en instalaciones de procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos y cumplen las normas de calidad más exigentes. Los sistemas de cristalización por ultrasonidos de Hielscher, adecuados para la estandarización de procesos, la alta calidad continua de los productos y las Buenas Prácticas de Fabricación (GMP), están en línea con sus objetivos de estándares de producción superiores.

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Ventajas de los sistemas de cristalización de cannabinoides de Hielscher Ultrasonics

  • Cristales de tamaño micrométrico y nanométrico (ajustables)
  • elevada eficiencia
  • Crecimiento cristalino controlado con precisión
  • Crecimiento uniforme de los cristales
  • Forma prístina
  • Proceso Singe-Pass / One-Pot
  • Resultado repetible y reproducible
  • Manejo sencillo y seguro

Amplitudes elevadas para la sonocristalización

La sonicación con ondas ultrasónicas de gran amplitud disminuyó el tiempo de inducción más que la sonicación con ondas de baja amplitud. [Kim y Suslick, 2018] La ultrasonicación de alta potencia a altas amplitudes genera microturbulencias, fuerzas de cizallamiento y agitación consistentemente intensas. Estos micro- y macro-movimientos en el lodo sobresaturado resultan en una transferencia de masa mejorada y subsecuentes tasas de cristalización incrementadas. Ultrasonidos Hielscher’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados.
Todos los equipos están construidos para el uso 24/7/365 a plena carga y su robustez y fiabilidad los convierten en el caballo de batalla de su proceso de sono-cristalización. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que satisface sus requisitos de sono-cristalización.

Amplitudes controlables con precisión para una cristalización superior

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Todos los procesadores por ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son fiables en las aplicaciones de R&D y la producción. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de la sono-cristalización. Todos los Ultrasonidos Hielscher’ permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los procesadores de ultrasonidos industriales de Hielscher pueden ofrecer amplitudes muy elevadas y proporcionar la intensidad de ultrasonidos necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le ofrecen la posibilidad de influir con precisión en la reacción de sonicristalización. Durante cada ciclo de sonicación, todos los parámetros ultrasónicos se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada, de modo que cada ciclo puede evaluarse y controlarse. Sonicación óptima para una sono-cristalización más eficiente.

Sonicación a temperatura controlada

Para los procesos de cristalización de cannabinoides, la temperatura es un parámetro crucial del proceso que influye en el resultado y la calidad de los cristales de CBD. Los readores de sono-cristalización de Hielscher están equipados con una camisa de refrigeración para mantener la temperatura del proceso dentro de los límites. Además, nuestros sistemas de sono-crsytallization disponen de un software inteligente que controla la temperatura del proceso mediante un sensor de temperatura enchufable. En el menú de fácil manejo, el usuario puede establecer un límite superior e inferior de temperatura. En cuanto la temperatura del proceso supera el rango de temperatura establecido, el ultrasonido se detiene hasta que la temperatura vuelve a estar en el ∆T preestablecido. Esto le proporciona un control preciso sobre el importante parámetro de cristalización del proceso "temperatura".

El cavitador multifase para cristales uniformes

InsertMPC48 con 48 cánulas finas, que inyectan la segunda fase de la emulsión directamente en la zona de cavitación ultrasónicaEl MultiPhaseCavitator MPC48 es un inserto de celda de flujo único que cuenta con 48 cánulas para inyectar la segunda fase (es decir, el destilado de CBD) directamente en el punto caliente de cavitación. De este modo, una mezcla altamente uniforme de destilado de CBD y disolvente forma la solución sobresaturada, en la que se formarán los núcleos de los cristales de CBD. La exposición en el reactor ultrasónico permite controlar con precisión la nucleación y el crecimiento de los cristales. El MultiPhaseCavitator hace que los procesos de cristalización sean altamente eficientes y permite, debido al control preciso, la estandarización del proceso. Un proceso de fabricación altamente estandarizado forma parte de las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF) y ayuda a producir continuamente productos de la más alta calidad.

Reactor ultrasónico FC100L1K-1S con insertoMPC48

Reactor ultrasónico con MultiFaseCavitador para mejorar la sono-cristalización

Máxima calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores por ultrasonidos. Todos los equipos de ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede central de Teltow, cerca de Berlín (Alemania). La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de las sondas y reactores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher.

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Literatura / Referencias



Información interesante

Pentano como disolvente

El n-pentano (nº CAS 109-6-0) es un disolvente de hidrocarburos, que suele aplicarse para la cristalización de cannabinoides como el CBD.
"El n-pentano no era agudamente tóxico por vía oral ni por inhalación, no era irritante para la piel ni para los ojos y no inducía sensibilización cutánea. No mostró toxicidad acumulativa a niveles de hasta 20000 mg m(-3), que es aproximadamente la mitad del límite inferior de explosividad y el nivel más alto considerado seguro para las pruebas. No indujo toxicidad para el desarrollo y no fue mutagénico. A partir de esta y otra información existente, se concluye que el n-pentano no requiere clasificación por peligros tóxicos potenciales (según la definición del Anexo VI de la Directiva de la UE sobre sustancias peligrosas, 1993), aunque las propiedades físicas indican que sería apropiado advertir por el potencial de aspiración. Además, no hay motivos para reducir las actuales recomendaciones de exposición profesional. Por último, aunque existen algunos problemas de seguridad relacionados con la inflamabilidad del n-pentano, la ausencia de toxicidad demostrable a niveles de tratamiento elevados indica que el riesgo de efectos adversos para la salud es mínimo para todos los segmentos de la población". (McKee et al. 1998)

Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

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