Ultraääniuutto käyttäen hamppua raaka-aineena
- Cannabis sativa -kasvista voidaan erottaa kaksi lajia: marihuana ja hamppu.
- Ultraääni tunnetaan erinomaisena menetelmänä kannabinoidien eristämiseen sekä marihuanasta että hampusta.
Kannabinoidien ultraääniuutto
Ultraääniuutto on erittäin tehokas tekniikka aktiivisten yhdisteiden (eli kannabinoidien (CBD, THC, CBG), eteeristen öljyjen, terpeenien jne.) vapauttamiseen kasvimateriaalista, kuten kukinnoista, lehdistä ja varsista.
Ultraääniuutto on perinteisiä uuttotekniikoita tehokkaampi useiden etujensa ansiosta:
Ultraääniavusteinen uutto (UAE) tunnetaan prosessia tehostavana tekniikkana, joka parantaa aineensiirtoa ja lisää bioaktiivisten yhdisteiden, kuten kannabinoidien ja terpeenien, saantoa.
Ultraäänikäsittely tuottaa korkealaatuisia uutteita, sillä ultraääniuutto ei edellytä voimakkaiden, myrkyllisten liuottimien käyttöä kannabinoidien vapauttamiseen. Ultraääniuutossa voidaan käyttää liuottimina esimerkiksi vettä, veden ja alkoholin seosta, alkoholia tai öljyä (oliiviöljyä, kookosöljyä). Tämä tekee ultraääniavusteisesta uutosta (UAE) huomattavasti ympäristöystävällisempää.
Lue lisää oikeiden liuottimien valinnasta ultraääniuuttoon!
Ultraäänikäsittelyn hellävaraiset uutto-olosuhteet tuottavat uutteen, jossa raaka-aineen (esim. hampun tai marihuanan) ominaisuudet säilyvät mutta voimistuvat – näin saadaan erinomaiset terveysvaikutukset, maku ja tuoksu.
Hielscher valmistaa ultraääniuuttolaitteita, joita voidaan ohjata tarkasti. Prosessiparametrien, kuten intensiteetin ja lämpötilan, täydellisellä hallinnalla voidaan saavuttaa poikkeuksellisen korkea uutteen laatu. Koska ultraäänikäsittely on ei-terminen käsittelymenetelmä, lämpöherkkien komponenttien lämpöhajoaminen vältetään. Uuttolämpötilat 0–60°C ovat optimaalisia erinomaisten uutteiden tuottamiseen.
Ultraääniuuton toinen etu on prosessin nopeus: koko uuttoprosessi vie vain minuutteja kannabinoidien vapauttamiseksi kasvisoluista, kun taas muut uuttotekniikat vaativat tuntien tai jopa päivien käsittelyajan.
Sekä investointi- että käyttökustannukset ovat minimaaliset verrattuna vaihtoehtoisiin uuttolaitteisiin, kuten ylikriittisiin CO2-uuttolaitteisiin. Ultraääniuuttojärjestelmät tuottavat erittäin nopean sijoitetun pääoman tuoton.
UP400St kannabinoidien uuttamiseen hampusta
- Korkealaatuiset uutteet
- Täydellisempi uutto
- Suuri uuttonopeus
- Täyden spektrin uute
- Erilaisten liuottimien käyttö
- Myrkytön
- Ei-terminen (kylmä) menetelmä
- Nopea uuttoprosessi
- Turvallinen ja helppokäyttöinen
- Lineaarinen skaalattavuus
Hamppu ja marihuana vertailussa
Kannabis on kasviheimo, joka voidaan jakaa ryhmiin C. Indica ja C. Sativa. Hamppu ja marihuana ovat Cannabis Sativa -lajeja.
Hampun ja marihuanan välillä on suuri ero: hampun THC-pitoisuus on hyvin pieni (0,3% tai vähemmän), kun taas marihuanan THC-pitoisuus on suuri ja vaihtelee välillä 15% ja 40%.
Siksi hamppua on viime aikoihin asti kasvatettu ensisijaisesti teollisiin tarkoituksiin. Nykyään hamppua arvostetaan myös sen CBD-saannon vuoksi. CBD on ei-psykoaktiivinen kannabinoidi, jolla on tulehdusta ja ahdistuneisuutta lievittäviä ominaisuuksia. Marihuanaa kasvatetaan pääasiassa sen THC-sisällön vuoksi, jota käytetään päihde- ja lääkekäyttöön.
Hamppuöljy ja CBD, hampun pääasiallinen kannabinoidi, ovat lupaavia aineita, joita annetaan muun muassa ahdistuneisuuden, kroonisen tulehduksen, autoimmuunisairauksien, kivun, päänsäryn ja migreenin sekä ruoansulatuskanavan häiriöiden lievittämiseksi.
Anturityyppinen ultraäänilaite UP400St on suosittu ultraääniuuttolaite, jota käytetään CBD:n, THC:n, CBG:n, CBN:n, muiden kannabinoidien sekä terpeenien eristämiseen hampusta ja marihuanasta.
Suorituskykyiset ultraääniuuttolaitteet
Hielscher Ultrasonics tarjoaa pieniä, keskikokoisia ja teollisia ultraääniprosessoreita, joita voidaan käyttää 24/7. Raaka-aineesi ja prosessitilavuutesi perusteella voimme tarjota tarpeisiisi sopivan ultraääniuuttojärjestelmän. Voit valita eräuuton tai jatkuvan uuton. Myöhempi skaalaus suurempiin prosessikapasiteetteihin on helppoa, sillä ultraääniprosessit voidaan skaalata lineaarisesti.
Hielscher tarjoaa pilotti- ja teollisuusjärjestelmiä, jotka voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja – jopa 200µm:n amplitudeja voidaan käyttää luotettavasti ja jatkuvasti 24/7-käytössä. Vielä suurempia amplitudeja varten on saatavilla räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscher valmistaa ultraäänilaitteita, joiden kestävyys mahdollistaa käytön raskaassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä.
Pitkän kokemuksen omaavana suuritehoisten ultraääniuuttolaitteiden valmistajana Hielscher on luotettava kumppanisi vaativassa uutossa. Me neuvomme ja tuemme asiakkaitamme asiantuntemuksellamme sekä opastamme heitä toteutettavuustestauksesta teolliseen asennukseen.
Ota meihin yhteyttä nyt! Keskustelemme mielellämme kanssasi uuttotarpeistasi!
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher UIP4000hdT -ultraääniuuttolaitteen (4kW) asennus teollista uuttoa varten.
Kirjallisuus / Lähteet
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Espinoza-Silva, Clara, Pascual, Erika, Delgadillo, Yacnehs, Flores, Omar R., Artica, Luis M., Marmolejo, Doris and Baños-Medina, Lilian (2023): Optimization of extraction using surface response methodology and quantification of cannabinoids in female inflorescences of marijuana (Cannabis sativa L.) at three altitudinal floors of Peru. Open Agriculture, Vol. 8, No. 1, 2023.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Hyödyllistä tietoa
Ultraääniuutosta on tullut tehokkain ja käyttäjäystävällisin tekniikka bioaktiivisten yhdisteiden uuttamiseen kasveista. Merkittävin esimerkki onnistuneesta uutosta saattaa olla CBD:n ja muiden kannabinoidien eristäminen kannabiksesta.
Ultraääniuutto ja perinteiset uuttomenetelmät vertailussa
Etanolissa liottaminen on yksinkertainen menetelmä, mutta se vie hyvin paljon aikaa, prosessikapasiteetti on rajallinen ja liuotin- ja energiakustannukset ovat suuret. Lopputuotteen liuotinjäämät haittaavat tavoitetta tuottaa korkealaatuinen uute.
Uutto suljetulla hiilivetyjärjestelmällä edellyttää fossiilisten polttoaineiden käyttöä, joten lopputuotteessa voi esiintyä syöpää aiheuttavia aineita, kuten bentseeniä.
Ylikriittisten CO2-uuttojärjestelmien investointikustannukset ja energiankulutus ovat suuria. Ylikriittisten CO2-uuttolaitteiden käyttö edellyttää hyvin koulutettua henkilöstöä, sillä korkeapaineisten CO2-järjestelmien käyttö on vaarallista. CO2-vuoto voi aiheuttaa paikalla olevien työntekijöiden kuoleman tukehtumalla.
Uutto kriittisissä olosuhteissa olevalla vedellä on ympäristöystävällinen vaihtoehto, joka on hidas ja vapauttaa vain pienen osan bioaktiivisista yhdisteistä.
Ultraääniuutto
Ultraääniuutto on uuttoa tehostava tekniikka, jossa voidaan käyttää vettä (liuottimeton) sekä liuottimia kuten etanolia, etanolin ja veden seosta, glyserolia, metanolia, kasviöljyjä tai muita valittuja liuottimia. Ultraääniuutto edistää aineensiirtoa, joten 95–99%:n uutesaantoja voidaan saavuttaa. Ultraäänikäsittely voidaan helposti skaalata suuremmaksi, ja se tuottaa korkealaatuisia uutteita.
Pienen mittakaavan ultraääniuuttolaite, kuten UP400St (400W), pystyy käsittelemään jopa 10L:n erän 5–15min:ssa (riippuen prosessiparametreista, kuten raaka-aineesta (tuore tai kuivattu; kukinnot, lehdet, varret), liuottimesta ja lämpötilasta).
Tehokasta 2kW:n ultraääniuuttolaitetta UIP2000hdT voidaan käyttää tuotantolinjaan integroituna järjestelmänä. Läpivirtaustilassa UIP2000hdT käsittelee helposti 200–800L/hr (myös prosessiparametreista riippuen).
Ultraääniprosessorin investointikustannukset ovat pienet verrattuna CO2-uuttolaitteeseen. Myös käytön energiakustannukset ovat merkityksettömän pienet. Ultraääniuuttolaitteet ovat erittäin turvallisia käyttää, helppoja puhdistaa ja vaativat hyvin vähän huoltoa.
Kannabis
Kannabiskasvin (sekä hampun että marihuanan) bioaktiiviset yhdisteet ovat saaneet viime aikoina paljon huomiota. Erityisesti kannabinoidi kannabidiolin (CBD) on osoitettu tarjoavan monia terveyshyötyjä, jotka ulottuvat syöpää torjuvista ja tulehdusta lievittävistä ominaisuuksista kipua ja masennusta lievittäviin vaikutuksiin. Kannabidiolin lisäksi kannabiskasvi sisältää lukuisia muita kannabinoideja, kuten THC:tä (tetrahydrokannabinolia), kannabinolia (CBN), kannabigerolia (CBG), kannabikromeenia (CBC) ja kannabinodiolia (CBND). Kannabinoidit ovat osoittaneet valtavaa terapeuttista potentiaalia, ja ne ovat monien tutkimusten kohteena.
Eri kannabinoidien ja muiden bioaktiivisten yhdisteiden, kuten terpeenien, polyfenolien, flavonoidien ja alkaloidien, yhteisvaikutus näyttää tuottavan vielä parempia terveyshyötyjä. Eri terpeenien, eri kannabinoidien ja muiden kasviyhdisteiden yhteisvaikutusta kutsutaan ”entourage-vaikutukseksi”. Näiden entourage-vaikutusten vuoksi täyden spektrin uutteet, joita voidaan onnistuneesti tuottaa ultraääniavusteisella uutolla (UAE), tunnetaan poikkeuksellisista terapeuttisista vaikutuksistaan.
Kannabiksen terpeenit
Terpenoidit ovat eteeristen öljyjen komponentteja, joita esiintyy kasveissa. Kannabiskasvi sisältää erittäin runsaasti terpeenejä. Kannabiksessa terpeenit muodostuvat kasvin trikomeissa. Trikomit ovat kiiltäviä, tahmeita kiteitä, jotka tarttuvat lehtiin ja kukintoihin. Nämä trikomit ovat kannabiskasvin luonnollinen puolustusmekanismi, joka suojaa kasvia hyönteisiltä ja eläimiltä. Tuoksunsa ansiosta terpeenit toimivat karkotteina. Meille ihmisille kannabiksen terpeenien huomattavin ominaisuus on niiden tuoksu. Nämä terpeenit edistävät kannabiskasvin (hampun ja marihuanan) moninaisia terveyshyötyjä.
Arominsa ja tuoksunsa lisäksi terpeenimolekyylit ovat voimakkaita kasvipohjaisia aineita, jotka tarjoavat erilaisia lääkinnällisiä hyötyjä.
Sekä Cannabis Sativa -sukuun kuuluva marihuana että hamppu sisältävät poikkeuksellisen paljon terpenoideja ja yli 100 erilaista näiden aineiden tyyppiä.
Jokaisella terpeenillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka vaihtelevat rauhoittavista mielialaa kohottaviin. Esimerkiksi nerolidolilla on rauhoittavia ja ahdistuneisuutta lievittäviä vaikutuksia, linalooli auttaa hallitsemaan ahdistuneisuuden ja niveltulehduksen oireita, kun taas myrseeni tunnetaan kroonista kipua lievittävänä aineena. Terpeenit β-myrseeni, Ɣ-pinene ja humuleeni vähentävät tulehdusta ja lievittävät kipua.
Useita terpeenejä esiintyy vain kannabiksessa, mutta monia kannabiksessa esiintyviä terpeenejä löytyy myös useista muista kasveista. Karyofylleeniä esiintyy esimerkiksi vihreissä lehtivihanneksissa, humalassa sekä rosmariinissa ja oreganossa. Limoneeni on sitrushedelmien, kuten sitruunoiden ja appelsiinien, pääasiallinen terpeeni.
Entourage-vaikutus
Jokainen terpeeni tunnetaan tietyistä terapeuttisista vaikutuksista. Terpeenien ja muiden kasviyhdisteiden, kuten polyfenolien ja flavonoidien, tiedetään kuitenkin tuottavan poikkeuksellisia synergisiä vaikutuksia, jotka parantavat kannabinoidien välistä symbioosia. Tämä eri bioaktiivisten yhdisteiden vuorovaikutus tunnetaan nimellä ”entourage-vaikutus”.
Entourage-vaikutus lisää terpeenien biologista hyötyosuutta ja auttaa elimistöä imeyttämään kannabinoideja tehokkaammin.
Bioaktiivisten yhdisteiden tyypit
Bioaktiivisten yhdisteiden määrä, pitoisuus ja moninaisuus määrittävät kasviuutteen lääkinnälliset ominaisuudet. Nämä bioaktiiviset yhdisteet syntetisoidaan sekundaarisina metaboliitteina, jotka eivät osallistu kasvien kasvuun tai fotosynteesiin. Ne ovat kuitenkin ratkaisevan tärkeitä kasvien selviytymiselle ja vuorovaikutukselle ympäristön kanssa. Kasvien bioaktiiviset yhdisteet voidaan yleisesti jakaa kolmeen luokkaan: terpeeneihin ja terpenoideihin, alkaloideihin sekä fenolisiin yhdisteisiin. Fenoliset yhdisteet ovat kasvikunnan laajimmin levinnyt sekundaaristen metaboliittien ryhmä, ja ne tunnetaan antioksidatiivisista vaikutuksistaan, joita myös arvostetaan. Toinen tärkeä pienimolekyylisten fenolisten yhdisteiden luokka ovat flavonoidit, joilla on myös erittäin voimakkaita antioksidatiivisia vaikutuksia.
Fenolisiin yhdisteisiin kuuluvat fenolihapot, kuten bentsoehappo ja hydroksikanelihapot, flavonoidit, kuten flavonit ja flavonolit, lignaanit sekä stilbeenit. Täyden spektrin uute (joka on saatu esimerkiksi kannabiksen ultraääniuutolla) sisältää kaikki nämä erilaiset kasviyhdisteet, joilla on kaikkein laaja-alaisimmat terveysvaikutukset.
Ultraääniuuton toimintaperiaate
Ultraääniuutto perustuu nestemäiseen väliaineeseen kytkettyihin akustisiin aaltoihin (ultraääneen). Voimakkaat ultraääniaallot tuottavat korkean ja matalan paineen jaksoja. Ultraääniaaltojen edetessä nesteessä paine-erot aiheuttavat kavitaatiokuplien muodostumisen. Näiden kavitaatiokuplien luhistuminen synnyttää olosuhteet, joissa energiatiheys on suuri.
Aktiivisten yhdisteiden ja eteeristen öljyjen ultraääniuutto perustuu akustisen kavitaation toimintaperiaatteeseen. Yllä oleva kuva esittää kavitaatiokuplan luhistumisen vaikutuksen ja siitä seuraavan eteerisen öljyn vapautumisen kasvimateriaalista
lähde: Altaf et al. 2018
Olosuhteet luhistuvien kavitaatiokuplien läheisyydessä voivat olla äärimmäiset – lämpötilat voivat nousta jopa 4 500°C:seen ja paineet jopa 100 MPa:iin. Luhistuminen ja siitä aiheutuvat paine-erot synnyttävät erittäin suuria leikkausvoimia ja turbulenssia kavitaation kuumassa pisteessä. Näiden tekijöiden eli paine-erojen, lämpötilaerojen ja leikkauksen yhdistelmä edistää aineensiirtoa ja siten uuttoprosesseja. Voimakkaat ultraäänikavitaation voimat hajottavat soluja (esim. kasvien, bakteerien tai kudosten soluja), ja solunsisäinen materiaali (kuten öljyt, lipidit, proteiinit ja aktiiviset yhdisteet) vapautuu ympäröivään liuottimeen.
Ultraääniuutto on siksi ensisijainen menetelmä uuttoprosessien tehostamiseen.
Ultraääniuutto perustuu akustiseen kavitaatioon ja sen hydrodynaamisiin leikkausvoimiin
Suuritehoiset ultraääniuuttolaitteet laboratorio-, pilotti- ja teolliseen mittakaavaan.