تجهیزات استخراج کانابیس – مزیت فراصوت‌دهی
تجهیزات استخراج فراصوتی مزایای بسیاری دارند که این روش را به روشی برتر برای استخراج از شاهدانه و ماری‌جوانا تبدیل می‌کند. اگرچه استخراج ترکیبات زیست‌فعال مانند THC و CBD از کانابیس با روش‌های مختلف امکان‌پذیر است، فراصوت‌دهی مزایای متعددی ارائه می‌دهد. به‌دلیل بازده بالا، عصاره‌های باکیفیت، فرایند سریع، هزینه‌های پایین سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری، و کاربری ایمن و آسان، استخراج فراصوتی روش ترجیحی برای فرایندهای استخراج در تولید عصاره کانابیس، هم در مقیاس کوچک و هم در مقیاس صنعتی است.
مزایای استخراج فراصوتی کانابیس
سونیکاتورهای پروبی نوعی تجهیزات استخراج هستند که با استفاده از امواج فراصوت، مواد گیاهی را متلاشی و ترکیبات موردنظر را استخراج می‌کنند. نشان داده شده است که این روش به دلایل متعددی در استخراج کانابیس از روش‌های سنتی استخراج پیشی می‌گیرد:
- کارایی: پروب‌های فراصوتی در مقایسه با روش‌های سنتی استخراج، مانند استخراج با حلال یا تقطیر با بخار، می‌توانند درصد بیشتری از ترکیبات هدف را از مواد گیاهی استخراج کنند. دلیل این امر آن است که پروب‌های فراصوتی از امواج صوتی با فرکانس بالا برای متلاشی کردن مواد گیاهی در سطح سلولی استفاده می‌کنند و در نتیجه استخراج ترکیبات موردنظر آسان‌تر می‌شود.
- استخراج سریع: پروب‌های فراصوتی می‌توانند ترکیبات هدف را ظرف چند دقیقه از مواد گیاهی استخراج کنند، درحالی‌که روش‌های سنتی استخراج ممکن است ساعت‌ها یا حتی روزها زمان ببرند. بنابراین پروب‌های فراصوتی می‌توانند مواد بیشتری را در زمان کمتر پردازش کنند و روش استخراج کارآمدتری به شمار می‌آیند.
- طیف کامل: سونیکاتورهای پروبی طیف کامل ترکیبات زیست‌فعال را استخراج می‌کنند. این ویژگی امکان تولید عصاره‌های طیف کامل با پروب‌های فراصوتی را فراهم می‌کند؛ عصاره‌هایی که به اثر همراهی خود شناخته می‌شوند و این اثر می‌تواند برای اهداف درمانی یا پژوهشی اهمیت داشته باشد.
- ایمنی: استخراج با پروب‌های فراصوتی در مقایسه با روش‌های سنتی مانند استخراج با حلال، که ممکن است شامل استفاده از حلال‌های اشتعال‌پذیر و بالقوه سمی باشد، یا دستگاه‌های استخراج با CO2 فوق‌بحرانی، که تحت فشارهای بالا کار می‌کنند، روشی ایمن‌تر محسوب می‌شود. فراصوت با هر نوع حلال، از جمله آب و اتانول آبی، سازگار است و به همین دلیل روشی ایمن‌تر و سازگارتر با محیط‌زیست برای استخراج به شمار می‌آید.
به‌طور خلاصه، استخراج کانابیس با پروب‌های فراصوتی در مقایسه با روش‌های سنتی استخراج مزایای متعددی دارد، از جمله کارایی، سرعت، گزینش‌پذیری و ایمنی بیشتر.
دستگاه استخراج فراصوتی UIP2000hdT (2kW) برای تولید صنعتی عصاره‌های کانابیس کاملاً طبیعی و ارگانیک.
مقایسه سونیکاتورها با دستگاه استخراج CO2 برای استخراج کانابیس
استخراج با CO2 فوق‌بحرانی روشی متداول برای تولید عصاره‌های کانابیس است. بااین‌حال، به‌دلیل هزینه‌های بالا، مسائل ایمنی و بهره‌برداری پیچیده، سونیکاتورها جایگزین بسیاری از دستگاه‌های استخراج CO2 نصب‌شده شده‌اند. در ادامه، مزایایی را بخوانید که به‌واسطه آن‌ها فراصوت‌دهی از استخراج با CO2 فوق‌بحرانی پیشی می‌گیرد.
- بازده: نشان داده شده است که استخراج فراصوتی در مقایسه با استخراج CO2، بازده بیشتری از ترکیبات موردنظر تولید می‌کند. دلیل این امر آن است که استخراج فراصوتی می‌تواند مواد گیاهی را در سطح سلولی متلاشی کند و استخراج کارآمدتر ترکیبات هدف را امکان‌پذیر سازد.
- سرعت: استخراج فراصوتی می‌تواند ظرف چند دقیقه تکمیل شود، درحالی‌که استخراج CO2 ممکن است چندین ساعت طول بکشد. بنابراین استخراج فراصوتی روشی سریع‌تر است و می‌تواند حجم بیشتری از مواد را در زمان کمتر پردازش کند.
- گزینش‌پذیری: استخراج فراصوتی عصاره‌های طیف گسترده تولید می‌کند که حاوی دامنه وسیعی از ترکیبات زیست‌فعال هستند. عصاره‌های طیف گسترده به‌دلیل آنچه اثر همراهی نامیده می‌شود ارزشمندند؛ در این اثر، مواد به‌صورت هم‌افزا از اثرات اختصاصی یکدیگر پشتیبانی کرده و آن‌ها را تقویت می‌کنند. این ویژگی استخراج فراصوتی را به گزینه‌ای عالی برای عصاره‌های درمانی و همچنین اهداف پژوهشی تبدیل می‌کند.
- بهره‌وری انرژی: استخراج فراصوتی نسبت به استخراج CO2 انرژی کمتری مصرف می‌کند و در نتیجه گزینه‌ای سازگارتر با محیط‌زیست است.
- هزینه تجهیزات: تجهیزات استخراج فراصوتی عموماً ارزان‌تر از تجهیزات استخراج CO2 هستند و این امر می‌تواند آن‌ها را به گزینه‌ای دسترس‌پذیرتر برای تولیدکنندگان کوچک‌مقیاس تبدیل کند.
- ایمنی: استخراج فراصوتی را می‌توان بدون استفاده از حلال‌های اشتعال‌پذیر یا سمی انجام داد. آب یا اتانول آبی رایج‌ترین حلال‌های مورد استفاده برای استخراج کانابیس هستند. در مقابل، استخراج CO2 مستلزم استفاده از CO2 تحت فشار بالا است. این فشارهای بالا با خطر نشت CO2 یا خرابی تجهیزات و خطرات مرتبط با فشار بالا همراه هستند. بنابراین استخراج فراصوتی هم برای اپراتورها و هم برای محیط‌زیست روشی ایمن‌تر محسوب می‌شود.
استخراج فراصوتی کانابیس – اصل عملکرد فراصوت در استخراج
استخراج با فراصوت بر اصل کاویتاسیون آکوستیکی استوار است. اعمال فراصوت پرتوان به مایعات و دوغاب‌ها موجب ایجاد کاویتاسیون شدید و نیروهای برشی می‌شود. در دوغابی از برگ‌ها، غنچه‌ها، گل‌ها، ساقه‌ها و سایر بخش‌های گیاه، سلول‌های گیاهی بر اثر نیروهای برشی فراصوتی تخریب می‌شوند و ترکیبات زیست‌فعال مانند کانابیدیول (CBD) و تتراهیدروکانابینول (THC) آزاد می‌شوند. استخراج فراصوتی به‌عنوان روشی بسیار کارآمد و قابل‌اعتماد برای جداسازی ترکیبات زیست‌فعال گیاهی کاملاً تثبیت شده است. به‌ویژه در تولید روغن‌های کانابیس باکیفیت، فراصوت‌دهی به‌دلیل بازده بالا (مقدار بیشتر عصاره خروجی)، کیفیت عالی (طیف کامل) و زمان کوتاه پردازش، کارایی خود را اثبات کرده است. اعمال امواج فراصوت یک تیمار مکانیکی است که غیرسمی، ایمن و سازگار با محیط‌زیست است.
استخراج فراصوتی کانابیس در بچ 120L با UIP2000hdT و همزن
- بازده بیشتر
- کیفیت بالا
- بدون تخریب حرارتی
- استخراج سریع
- بهره‌برداری ساده و ایمن
- استخراج سبز
در یک نگاه – مزایای دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher
کارایی
- بازده بیشتر
- فرایند استخراج سریع – ظرف چند دقیقه
- عصاره‌های باکیفیت – استخراج ملایم و غیرحرارتی
- حلال‌های سبز (آب، اتانول، گلیسیرین، روغن‌های گیاهی و غیره)
سادگی
- آماده‌به‌کار با اتصال – راه‌اندازی و بهره‌برداری ظرف چند دقیقه
- ظرفیت پردازش بالا – برای تولید عصاره در مقیاس بزرگ
- بهره‌برداری به‌صورت بچ یا پیوسته درون‌خطی
- نصب و راه‌اندازی ساده
- قابل‌حمل / قابل‌جابه‌جایی – واحدهای قابل‌حمل یا نصب‌شده روی چرخ
- افزایش خطی مقیاس – برای افزایش ظرفیت، یک سامانه فراصوتی دیگر به‌صورت موازی اضافه کنید
- پایش و کنترل از راه دور – از طریق رایانه، تلفن هوشمند یا تبلت
- بدون نیاز به نظارت بر فرایند – راه‌اندازی و اجرا کنید
- عملکرد بالا – طراحی‌شده برای تولید پیوسته 24/7
- استحکام و نیاز اندک به نگهداری
- کیفیت بالا – طراحی و ساخت آلمان
- بارگیری و تخلیه سریع بین بچ‌های تولید
- تمیزکاری آسان
ایمنی
- بهره‌برداری ساده و ایمن
- استخراج بدون حلال یا با حلال (آب، اتانول، روغن‌های گیاهی، گلیسیرین و غیره)
- بدون فشارها و دماهای بالا
- سامانه‌های ضدانفجار دارای گواهی ATEX عرضه می‌شوند
- کنترل آسان (همچنین از طریق کنترل از راه دور)
UP400St – استخراج فراصوتی مواد گیاهی مانند کانابیس در بچ 8L
تجهیزات فراصوتی برای استخراج کانابیس
Hielscher Ultrasonic شریک قابل‌اعتماد شما در زمینه تجهیزات استخراج فراصوتی با عملکرد بالا برای استخراج کانابیس و سایر مواد گیاهی است. دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher با نصب‌های بی‌شمار در سراسر جهان، به‌خاطر نرخ بالای استخراج، قابلیت اطمینان و استحکام خود شناخته شده‌اند.
از سونیکاتورهای رومیزی کوچک و جمع‌وجور مانند UP400St (400W) تا UIP16000hdT، قدرتمندترین دستگاه جهان، Hielscher طیف کامل تجهیزات استخراج فراصوتی را پوشش می‌دهد. این تنوع به ما امکان می‌دهد مناسب‌ترین دستگاه استخراج فراصوتی را متناسب با نیازهای فرایند شما پیشنهاد کنیم.
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
سونیکاتورهای Hielscher به بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی مشهورند. استحکام و کاربری آسان، ادغام بی‌دردسر سونیکاتورهای ما را در تأسیسات صنعتی امکان‌پذیر می‌کند. سونیکاتورهای Hielscher به‌راحتی از عهده شرایط سخت و محیط‌های پرچالش برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهی ISO است و بر سونیکاتورهای با عملکرد بالا که از فناوری روز و کاربری آسان برخوردارند، تأکید ویژه‌ای دارد. البته سونیکاتورهای Hielscher با CE مطابقت دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | – | UP100H |
| 10 تا 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0٫5–150L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 تا 300L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| – | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
دانستنی‌های مفید
مرور و مقایسه رایج‌ترین روش‌های استخراج کانابیس
استخراج فراصوتی
محصول: استخراج فراصوتی یک عصاره طیف کامل باکیفیت تولید می‌کند. عصاره خام با فیلتراسیون، تقطیر و/یا زمستانه‌سازی پالایش می‌شود.
هزینه تجهیزات: از حدود US$5٬000 تا چند برابر US$100٬000، بسته به ظرفیت و پیکربندی
آرایش سامانه: به‌صورت بچ/بشکه‌ای یا بهره‌برداری پیوسته درون‌خطی
مهارت‌های فنی: کاربری و بهره‌برداری آسان و ایمن
حلال: انواع حلال‌ها مانند آب، مخلوط آب و الکل، ایزوپروپیل الکل، هگزان، اتانول، متانول، بوتان، روغن‌های گیاهی (روغن زیتون، روغن نارگیل)، گلیسیرین و غیره قابل استفاده هستند.
ترکیبات هدف: طیف کامل (تمام کانابینوئیدها و ترپن‌های موجود)
مزایای اصلی: بازده بالا، بهره‌برداری آسان، کم‌هزینه، افزایش آسان مقیاس تا تولید صنعتی
استخراج با حلال (الکل، اتانول)
محصول: معمولاً عصاره‌ای خام که به پالایش بیشتر، مانند زمستانه‌سازی یا فیلتراسیون، نیاز دارد. معمولاً عصاره اتانولی پس از زمستانه‌سازی و فیلتراسیون، با تقطیر بیشتر پالایش می‌شود.
هزینه تجهیزات: بین $5٬000 و چند میلیون، بسته به اندازه، قابلیت‌ها یا امکانات خودکارسازی.
مهارت‌های فنی: آموزش در شیمی پایه / سطح متوسط.
ترکیبات هدف: تمام کانابینوئیدهای موجود؛ عصاره حاصل حاوی مقادیر کمی مونوترپن است.
CO2 (روش استخراج)
محصول: عصاره خام که به پالایش بیشتر، مانند زمستانه‌سازی یا فیلتراسیون، نیاز دارد
هزینه تجهیزات: بین $100٬000 و چند میلیون USD، بسته به اندازه، قابلیت‌ها یا خودکارسازی
مهارت‌های فنی: آموزش برای کار با CO2 مایع (سامانه تحت فشار بالا – ایمنی)
ترکیبات هدف: کانابینوئیدها به‌همراه تنها مقادیر کمی مونوترپن
استخراج هیدروکربنی
محصول: شَتِر، بادِر، وکس، HTFSE، HCFSE، یا عصاره خام برای تقطیر، یا ترپن‌هایی برای افزودن به محصول تقطیر
هزینه تجهیزات: $5٬000 تا $100٬000 بسته به اندازه و قابلیت‌ها
مهارت‌های فنی: آموزش در زمینه شیمی و ایمنی (استفاده از سیالات اشتعال‌پذیر، بوتان مایع)
ترکیبات هدف: تمام کانابینوئیدها
کاربرد امواج فراصوت برای استخراج
هنگامی که فراصوت با عملکرد بالا به سامانه‌های مایع (شامل دوغاب‌ها و خمیرهای گران‌رو) اعمال می‌شود، کاویتاسیون آکوستیکی ایجاد می‌شود. کاویتاسیون آکوستیکی به پدیده تشکیل، رشد و در نهایت فروپاشی حباب‌های کاویتاسیون گفته می‌شود. هنگام انتشار امواج فراصوت، حباب‌های خلأ نوسان می‌کنند، رشد می‌کنند و زمانی که دیگر نمی‌توانند انرژی بیشتری جذب کنند، فرو می‌پاشند. فروپاشی حباب‌ها به‌صورت موضعی شرایط شدیدی شامل دماها، فشارها و نرخ‌های گرمایش و سرمایش بسیار بالا، و همچنین اختلاف فشار و جت‌های مایع ایجاد می‌کند. این شرایط شدید موجب اثرات حرارتی، مکانیکی و شیمیایی می‌شود. تخریب سلولی و آزادسازی ترکیبات زیست‌فعال (= استخراج) اثری مکانیکی است که بسیار مؤثر و کارآمد است.
کاویتاسیون آکوستیکی که توسط فراصوت با شدت بالا و فرکانس پایین ایجاد می‌شود، نیروهای برشی شدید و اختلاف‌های موضعی زیاد در فشار و دما به وجود می‌آورد که اثر لازم برای تخریب سلولی، اختلاط شدید و انتقال جرم را فراهم می‌کنند. این نیروهای برشی فراصوتی با موفقیت برای استخراج کانابیس به کار می‌روند.
استخراج فراصوتی به‌دلیل مقدار بیشتر عصاره خروجی، نرخ بالای استخراج، سرعت فرایند و همچنین بهره‌برداری ساده و ایمن، با موفقیت برای استخراج ترکیبات متنوع گیاهی به کار می‌رود.
امواج فراصوت قدرتمند، ماتریس سلولی ساختارهای زیستی را تخریب و ترکیبات زیست‌فعال را آزاد می‌کنند. انتقال جرم بین مواد گیاهی و حلال تشدید می‌شود. به‌دلیل این سازوکارها، استخراج فراصوتی برای استخراج کانابیس بسیار کارآمد است.
نمونه‌های شاخص استخراج فراصوتی عبارت‌اند از کانابیس (کانابینوئیدها و روغن کانابیس از ماری‌جوانا و شاهدانه)، کورکومین, فلفل, زعفران, قهوه, خیار تلخ, روغن زیتون, روغن آووکادو, حنا, گیاهان آیورودایی, زنجبیل, چای، و سایر گیاهان دارویی.
دکربوکسیلاسیون
دکربوکسیلاسیون مرحله‌ای مهم برای تولید کارآمد ترکیبات زیست‌فعال اصلی کانابیس، مانند Δ9-تتراهیدروکانابینول (Δ9-THC)، کانابیدیول (CBD) و کانابیگرول (CBG) است. دکربوکسیلاسیون که با نام‌های «فعال‌سازی» یا «دکربینگ» نیز شناخته می‌شود، به‌عنوان پیش‌تیمار برای افزایش محتوای THC (delta9-تتراهیدروکانابینول) در مواد گیاهی به کار می‌رود. از نظر شیمیایی، دکربوکسیلاسیون واکنشی است که در آن یک گروه کربوکسیل (-COOH) حذف می‌شود و دی‌اکسید کربن (CO2) آزاد می‌شود. برای افزایش محتوای THC در مواد گیاهی کانابیس، مرحله دکربوکسیلاسیون در فرایند اعمال می‌شود. با دکربوکسیلاسیون، مقدار Δ9-تتراهیدروکانابینولیک اسید (THCA) غیرروان‌گردان می‌تواند به THC روان‌گردان تبدیل شود. Δ9-تتراهیدروکانابینولیک اسید هنگام گرم شدن (تا حدود 105°C / 220°F به‌مدت 30 min. برای مواد خشک و تا 90min. برای مواد گیاهی مرطوب) دکربوکسیله می‌شود و سپس به ترکیب روان‌گردان Δ9-تتراهیدروکانابینول تبدیل می‌شود.
به همین ترتیب، مواد گیاهی کانابیس غنی از CBD-A را می‌توان با تیمار حرارتی دکربوکسیله کرد و به این ترتیب به CBD تبدیل نمود. برای زمستانه‌سازی مواد گیاهی، مواد گیاهی خشک و خردشده به‌مدت 30–60min. تا حدود 160°C / 320°F گرم می‌شوند تا دکربوکسیلاسیون آغاز شود.
دماهای دکربوکسیلاسیون کانابینوئیدها:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314٫6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
فرایندهای پایین‌دستی – فیلتراسیون و تقطیر
پس از استخراج فراصوتی، ذرات کانابیس باید با فیلتراسیون از مایع جدا شوند. بنابراین دوغاب کانابیس از یک فیلتر، مانند توری (برای مثال فیلتر جورابی)، عبور داده می‌شود یا با فیلترپرس صاف می‌شود. سپس محلول مادر حاصل، شامل حلال (برای مثال اتانول) و عصاره کانابیس، با جداسازی اتانول تغلیظ می‌شود. روش‌های متداول تقطیر برای حذف حلال‌ها شامل استفاده از تبخیرکننده‌های چرخشی یا سامانه‌های تقطیر تحت خلأ است.
تبخیرکننده چرخشی (در اصطلاح رایج روتاواپ) معمولاً برای جداسازی حلال‌هایی مانند اتانول از کانابیس استفاده می‌شود و به این ترتیب روغن کانابیس پالایش‌شده تولید می‌کند. دمای تنظیم‌شده و کاربری آسان، تبخیرکننده چرخشی را به تجهیزات غالب تقطیر در صنعت کانابیس تبدیل کرده است.
تقطیر تحت خلأ عمدتاً برای جداسازی CBD جهت مصارف داروسازی و درمانی استفاده می‌شود، جایی که حذف ترپن‌ها و/یا THC ضروری است. ازآنجاکه ترپن‌ها، THC و CBD نقاط جوش بالایی دارند (بین 160–250°C / 310–482°F)، تقطیر در شرایط اتمسفری مستلزم تیمار در دمای بالا خواهد بود که با تخریب حرارتی کانابینوئیدهای حساس به گرما همراه است. علاوه بر این، قرارگیری در معرض اکسیژن واکنش‌های اکسایشی را آغاز می‌کند که بر کیفیت کانابینوئیدها تأثیر منفی می‌گذارند. با اعمال خلأ، نقاط جوش کاهش می‌یابند. همچنین با اعمال خلأ، اکسیژن حذف می‌شود. در نتیجه، تقطیر در شرایط خلأ تخریب حرارتی و اکسایشی عصاره‌ها را کاهش می‌دهد.
زمستانه‌سازی
زمستانه‌سازی فرایند حذف لیپیدها، چربی‌ها و موم‌های گیاهی با شست‌وشوی الکلی است تا کانابینوئیدها و ترپن‌ها از مواد ناخواسته مانند موم‌های گیاهی، چربی‌ها و کلروفیل جدا شوند. برای زمستانه‌سازی، روغن استخراج‌شده کانابیس در اتانول قرار داده می‌شود و تا دماهای کمتر از -20°C / -6°F سرد می‌شود. در این دماهای پایین، لیپیدها، چربی‌ها و موم‌ها رسوب می‌کنند و می‌توان آن‌ها را جدا کرد.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.