Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Extracción ultrasónica con cáñamo como materia prima

  • Para la planta de cannabis sativa se pueden diferenciar dos especies: marihuana y cáñamo.
  • El ultrasonido es bien conocido como método superior para aislar los cannabinoides tanto de la marihuana como del cáñamo.

 

Cáñamo vs Marihuana

Planta de Cannabis sativaEl cannabis es una familia de plantas que se puede clasificar en C. Indica y C. Sativa. El cáñamo y la marihuana son especies de Cannabis Sativa.
Cuando se compara cáñamo contra marihuana, hay una gran diferencia; mientras que el cáñamo contiene una concentración muy baja de THC (0.3% o menos), la marihuana es abundante en THC con concentraciones entre 15% y 40%.
Por lo tanto, hasta hace poco el cáñamo se cultivaba principalmente con fines industriales. Hoy en día, el cáñamo también es valorado por su rendimiento de CBD. El CBD es un cannabinoide no psicoactivo que tiene propiedades antiinflamatorias y ansiolíticas. La marihuana se cultiva principalmente por su contenido de THC, que se utiliza con fines recreativos y medicinales.

El aceite de cáñamo y el CBD, los principales cannabinoides que se encuentran en el cáñamo, son sustancias prometedoras que se administran para ayudar con condiciones médicas como ansiedad, inflamación crónica, enfermedades autoinmunes, dolor, dolores de cabeza y migraña, trastornos gastrointestinales, entre otros.

Extracción ultrasónica de cannabinoides

La tecnología de extracción por ultrasonidos es altamente eficiente para liberar los compuestos activos (es decir, los cannabinoides (cdbTHC, CBG), Aceites esenciales, terpenos etc.) del material vegetal como yemas, hojas y tallos.
La extracción por ultrasonidos supera a las técnicas de extracción convencionales en varias ventajas:
La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) es bien conocida como una técnica de intensificación de procesos, que mejora la transferencia de masa y las liberaciones. mayor rendimiento de compuestos bioactivos como cannabinoides, terpenos, etc.
La ultrasonido produce extractos de alta calidad ya que la extracción ultrasónica no requiere el uso de solventes fuertes y tóxicos para liberar los cannabinoides. La extracción ultrasónica se puede realizar con agua, mezcla de agua y alcohol, alcohol o aceite (oliva, coco) como Disolventespor ejemplo. Esto hace que la extracción asistida por ultrasonidos (EAU) sea muy significativa. respetuoso con el medio ambiente.
Las suaves condiciones de extracción de los EAU dan como resultado un extracto que ofrece las mismas pero intensificadas propiedades de la materia prima (por ejemplo, cáñamo, marihuana), ofreciendo efectos superiores sobre la salud, el sabor y el olfato.
Los extractores ultrasónicos de Hielscher se pueden controlar con precisión. Mediante el control total de los parámetros del proceso, como la intensidad y la temperatura, se puede obtener una calidad de extracto excepcionalmente alta. Dado que la sonicación es una no térmica se evita la degradación térmica de los componentes sensibles al calor. Las temperaturas de extracción entre 0-60°C son óptimas para extractos superiores.
Otro beneficio de los Emiratos Árabes Unidos es la proceso rápido: Todo el proceso de extracción toma sólo unos minutos para liberar los cannabinoides de las células de la planta, mientras que otras técnicas de extracción requieren horas o incluso días de tiempo de procesamiento.
Tanto los costes de inversión como los de explotación son mínimos en comparación con otros extractores alternativos, por ejemplo, los de CO2 extractores. Los sistemas de extracción por ultrasonidos tienen un muy rápido RoI.

El UP400St de Hielscher es un potente extractor ultrasónico (Haga clic para ampliar!)

UP400St para la extracción de cannabinoides del cáñamo

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Ventajas de extracción por ultrasonidos

  • extractos de alta calidad
  • Extracción más completa
  • Elevada tasa de extracción
  • Extracto de amplio espectro
  • Uso de varios solventes
  • no tóxico
  • Método no térmico (frío)
  • Proceso de extracción rápida
  • Seguro y fácil de usar
  • escalabilidad lineal

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics’ proposiciones pequeña, mediano y Uso industrial procesadores ultrasónicos, que pueden funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Dependiendo de su materia prima y volumen de proceso, podemos ofrecerle un sistema de extracción por ultrasonidos que se adapte a sus necesidades. Puede elegir entre la extracción por lotes y la extracción continua. El escalado posterior a mayores capacidades de proceso puede realizarse fácilmente ya que los procesos ultrasónicos pueden escalarse linealmente.
Los sistemas piloto e industriales de Hielscher pueden ofrecer amplitudes muy elevadas – que permite trabajar con amplitudes de hasta 200µm de forma fiable y continua en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite realizar operaciones en entornos de trabajo pesado y exigentes.
Como fabricante experimentado de extractores ultrasónicos de alta potencia, Hielscher es su socio fiable para la extracción sofisticada. Nosotros referirse a y ayudar a nuestros clientes con nuestros conocimientos y guiarlos desde las pruebas de factibilidad hasta la instalación industrial.
Contáctenos ahora! Estaremos encantados de discutir sus necesidades de extracción con usted!

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UIP4000hdT (4kW) procesador ultrasónico para la extracción de cannabinoides (CBD, THC) y terpenos de cáñamo y marihuana.

Instalación de los sistemas de UIP4000hdTun extractor ultrasónico de 4kW, para la extracción industrial.

Literatura/Referencias

  • Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Tratamiento con ultrasonidos: Una nueva técnica de procesamiento para la conservación de alimentos. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
  • Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensificación de la extracción de compuestos bioactivos de plantas medicinales mediante irradiación ultrasónica. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dic; 8(16): 88-95.
  • Charu Agarwal, Katalin Máthé, Támas Hofmann, Levente Csóka (2018): Extracción Asistida por Ultrasonido de Cannabinoides de Cannabis Sativa L. Optimizada por la Metodología de Superficie de Respuesta. Journal of Food Science, febrero de 2018.


Información interesante

La extracción por ultrasonidos se ha convertido en la técnica más efectiva y fácil de usar cuando se trata de la extracción de compuestos bioactivos de productos botánicos. El ejemplo más destacado de extracción exitosa podría ser el aislamiento de la CDB y otros cannabinoides del cannabis.

Métodos de Extracción Ultrasónicos vs. Convencionales

El remojo en etanol es un método sencillo, pero requiere mucho tiempo, la capacidad del proceso es limitada y los costes de disolventes y energía son elevados. Los disolventes residuales en el producto final interfieren con el objetivo de producir un extracto de alta calidad.
La extracción mediante un sistema cerrado de hidrocarburos requiere el uso de combustibles fósiles, de modo que en el producto final puedan encontrarse sustancias cancerígenas como el benceno.
supercrítico CO2 Los sistemas de extracción tienen un alto coste de inversión, así como un alto consumo de energía. CO supercrítico2 requieren de personal bien entrenado para su operación, ya que el alto nivel de presión de CO2 los sistemas son peligrosos de operar. Cuando el CO2 fugas puede causar la muerte por asfixia de los trabajadores presentes.
La extracción de agua crítica es una alternativa respetuosa con el medio ambiente, que es lenta y libera sólo una pequeña fracción de los compuestos bioactivos.

extracción ultrasónica

La extracción por ultrasonidos es una técnica de extracción intensiva que puede utilizarse en combinación con agua (sin disolventes) así como con Disolventes como etanol, etanol-agua, glicerina, metanol, aceites vegetales u otros disolventes de su elección. La extracción por ultrasonidos favorece la transferencia de masa de manera que Rendimientos de extracto del 95-99%. se puede obtener. La sonicación se puede ampliar fácilmente y produce extractos de alta calidad.
Un extractor ultrasónico a pequeña escala como el UIP400St (400W) es capaz de procesar un lote de hasta 10L en 5-15min (dependiendo de los parámetros del proceso tales como materia prima (fresca o seca; yemas, hojas, tallos), solvente, temperatura). El potente extractor ultrasónico de 2kW UIP2000hdT puede ser operado como un sistema en línea. En el modo de flujo continuo, la UIP2000hdT procesa fácilmente de 200 a 800 l/h (también dependiendo de los parámetros del proceso).
El coste de inversión de un procesador ultrasónico es bajo en comparación con un procesador de CO2 extractor. También los costos de energía para la operación son insignificantes. Los extractores ultrasónicos son muy seguros de operar, fáciles de limpiar y requieren muy poco mantenimiento.

Los extractores de Hielscher Ultrasonics superan a las técnicas de extracción convencionales en calidad superior y rendimientos de extracción más completos.

Comparación entre la fuente de extracción ultrasónica (verde) y la de control (azul): Agarwal et al. 2018

canabis

Los compuestos bioactivos de la planta de cannabis (tanto el cáñamo como la marihuana) han ganado mucha atención en el pasado cercano. Especialmente para el cannabinoide Cannabidiol (CBD) se han demostrado muchos beneficios para la salud, que van desde propiedades antiinflamatorias y contra el cáncer hasta efectos analgésicos y antidepresivos. Además del cannabidiol, la planta de cannabis contiene muchos otros cannabinoides como el THC (tetrahidrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromeno (CBC) y cannabinodiol (CBND). Los cannabinoides han demostrado un inmenso potencial terapéutico y están en el centro de muchos estudios de investigación.
La interacción de los diversos cannabinoides y otros compuestos bioactivos como terpenos, polifenoles, flavonoides y alcaloides parece resultar en beneficios para la salud aún mejores. La interacción de diferentes terpenos, diferentes cannabinoides y otros compuestos de plantas se llama “efecto de entorno”. Debido a estos efectos en el entorno, los extractos de espectro completo, que pueden obtenerse con éxito a través de la extracción asistida por ultrasonido (EAU), son conocidos por sus excepcionales efectos terapéuticos.

Cannabis Terpenos

Los terpenoides son componentes de los aceites esenciales, que se pueden encontrar en los productos botánicos. La planta de cannabis es muy rica en terpenos. En el cannabis, los terpenos se producen en los tricomas de la planta. Los tricomas son los cristales brillantes y pegajosos que se adhieren a las hojas y a los brotes. Estos tricomas son el mecanismo natural de defensa de la planta de cannabis, que la protege contra insectos y animales. Debido al olor fragante, los terpenos actúan como repelentes. Para nosotros los humanos, la característica más notable de los terpenos de cannabis es su olor. Estos terpenos contribuyen a los múltiples beneficios para la salud de la planta de cannabis (cáñamo y marihuana). Unos pocos terpenos como el THC actúan como sustancia psicoactiva y causan que el “alta” efecto.
Además de su aroma y aroma, las moléculas de terpenos son poderosas sustancias botánicas que ofrecen varios beneficios médicos.
Tanto la marihuana como el cáñamo del género Cannabis Sativa contienen una cantidad excepcional de terpenoides y más de 100 tipos diferentes de estas sustancias.
Cada terpenos tiene propiedades únicas que van desde sedantes hasta edificantes. Por ejemplo, el nerolidol tiene efectos sedantes y ansiolíticos, el linalool ayuda a controlar los síntomas de ansiedad y artritis, mientras que el mirceno es conocido por aliviar el dolor crónico. Los terpenos β-Myrcene, ?-pinene y humulene reducen la inflamación y tienen efectos analgésicos.
Varios terpenos son exclusivos del cannabis, pero muchos de los terpenos que se encuentran en el cannabis también están presentes en otras plantas. El cariofileno se encuentra, por ejemplo, en las verduras de hoja verde, El lúpulo así como en romero y orégano. El limoneno es el principal terpeno que se encuentra en los cítricos como los limones y las naranjas.

El efecto Entourage

Cada terpeno es conocido por sus efectos terapéuticos específicos. Sin embargo, se sabe que los terpenos y otros compuestos botánicos como los polifenoles y flavonoides tienen efectos sinérgicos excepcionales, lo que resulta en una mejor simbiosis entre los cannabinoides. Esta interacción de varios compuestos bioactivos se conoce como “efecto de entorno“.
El efecto del entorno hace que los terpenos sean más biodisponibles y ayuda al cuerpo a absorber los cannabinoides de forma más eficiente.

Tipos de compuestos bioactivos

El número, la concentración y la variedad de los compuestos bioactivos son responsables de las propiedades medicinales de un extracto botánico. Estos compuestos bioactivos se sintetizan como metabolitos secundarios, que no contribuyen al crecimiento ni a la fotosíntesis de las plantas. Sin embargo, son cruciales para las plantas’ supervivencia e interacción con su entorno. Los compuestos bioactivos botánicos pueden clasificarse en tres clases de terpenos y terpenoides, alcaloides y compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos son el grupo de metabolitos secundarios de mayor distribución en el reino vegetal y son bien conocidos y valorados por sus efectos antioxidantes. Otra clase importante de compuestos fenólicos de bajo peso molecular son los flavonoides, que también tienen efectos antioxidantes muy fuertes.
La gama de compuestos fenólicos incluye ácidos fenólicos como los ácidos benzoico e hidroxicinámico, flavonoides como flavonas y flavonoles, lignanos y estilbenos. Un extracto de espectro completo (por ejemplo, obtenido por extracción ultrasónica de cannabis) incluye todos estos diferentes compuestos botánicos, que son los que presentan los efectos más variados sobre la salud.

El principio de trabajo de la extracción por ultrasonidos

La extracción ultrasónica se basa en ondas acústicas (ultrasonido) acopladas en un medio líquido. Las ondas de ultrasonido intensas generan ciclos de alta presión / baja presión. Debido a las diferencias de presión durante la propagación de las ondas de ultrasonido a través del líquido, se producen burbujas de cavitación. La implosión de estas burbujas de cavitación resulta en condiciones de alta densidad energética.

Extracción ultrasónica de aceites esenciales y compuestos activos de material botánico.

La extracción ultrasónica de compuestos activos y aceites esenciales se basa en el principio de funcionamiento de cavitación acústica. La figura anterior muestra el efecto del colapso de una burbuja de cavitación y la consiguiente liberación de aceite esencial del material vegetal.
fuente: Altaf et al. 2018

Las condiciones en la proximidad de burbujas de cavitación implosivas pueden ser extremas – produciendo temperaturas de hasta 4500°C y presiones de hasta 100 MPa. La imlosión y los diferenciales de presión resultantes resultan en fuerzas de cizallamiento y turbulencias muy altas en el punto caliente cavitacional. La combinación de estos factores de diferencia de presión, de calor y de cizallamiento favorece la transferencia de masa y, por lo tanto, los procesos de extracción. Por las intensas fuerzas de cavitación ultrasónica, las células (por ejemplo, de plantas, bacterias o tejidos) se interrumpen y el material intracelular (como aceites, lípidos, proteínas y compuestos activos) se libera en el disolvente circundante.
Por lo tanto, la extracción por ultrasonidos es el método preferido para intensificar los procesos de extracción.

La cavitación ultrasónica/acústica crea fuerzas muy intensas que abren las paredes celulares conocidas como lisis (Haga clic para ampliar!)

La extracción ultrasónica se basa en la cavitación acústica y sus fuerzas de cizallamiento hidrodinámicas.

Hielscher Ultrasonics fabrica ultrasonidos de alto rendimiento para extractos de espectro completo.

Extractores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a escala piloto e industrial.