Équipement d’extraction de cannabis – l’avantage de la sonication
Les équipements d’extraction par ultrasons présentent de nombreux avantages qui en font la méthode d’extraction supérieure pour le chanvre et la marijuana. Bien que l’extraction de composés bioactifs tels que le THC et le CBD à partir du cannabis puisse être réalisée avec différentes techniques, la sonication offre de nombreux avantages. Grâce à ses rendements élevés, à la haute qualité de ses extraits, à la rapidité du procédé, à ses faibles coûts d’investissement et d’exploitation ainsi qu’à son fonctionnement sûr et convivial, l’extraction par ultrasons est la méthode privilégiée pour les procédés d’extraction dans la production d’extraits de cannabis à petite échelle comme à l’échelle industrielle.
Avantages de l’extraction de cannabis par ultrasons
Les ultrasonicateurs de type sonde sont un type d’équipement d’extraction qui utilise des ondes ultrasonores pour décomposer la matière végétale et extraire les composés recherchés. Il a été démontré que cette méthode surpasse les méthodes d’extraction traditionnelles pour l’extraction du cannabis, et ce pour plusieurs raisons :
- Efficacité : Les sondes à ultrasons peuvent extraire un pourcentage plus élevé de composés cibles de la matière végétale que les méthodes d’extraction traditionnelles telles que l’extraction par solvant ou la distillation à la vapeur. En effet, les sondes à ultrasons utilisent des ondes sonores à haute fréquence pour décomposer la matière végétale au niveau cellulaire, ce qui facilite l’extraction des composés recherchés.
- Extraction rapide : Les sondes à ultrasons peuvent extraire les composés cibles de la matière végétale en quelques minutes, alors que les méthodes d’extraction traditionnelles peuvent prendre des heures, voire des jours. Les sondes à ultrasons peuvent donc traiter davantage de matière en moins de temps, ce qui en fait une méthode d’extraction plus efficace.
- Spectre complet : Les ultrasonicateurs de type sonde extraient l’ensemble des composés bioactifs. Cela permet de produire avec des sondes à ultrasons des extraits à spectre complet, connus pour leur effet d’entourage, ce qui peut être important à des fins médicinales ou de recherche.
- Sécurité : Les sondes à ultrasons sont considérées comme une méthode d’extraction plus sûre que les méthodes traditionnelles telles que l’extraction par solvant, qui peut impliquer l’utilisation de solvants inflammables et potentiellement toxiques, ou les extracteurs au CO2 supercritique, qui fonctionnent sous haute pression. Les ultrasons sont compatibles avec tout type de solvant, y compris l’eau et l’éthanol aqueux, ce qui en fait une méthode d’extraction plus sûre et plus respectueuse de l’environnement.
En résumé, l’extraction du cannabis à l’aide de sondes à ultrasons présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes d’extraction traditionnelles, notamment une efficacité, une rapidité, une sélectivité et une sécurité accrues.
Extracteur à ultrasons UIP2000hdT (2kW) pour la production industrielle d’extraits de cannabis entièrement naturels et biologiques.
Ultrasonicateurs contre extracteur au CO2 pour l’extraction du cannabis
L’extraction au CO2 supercritique est une méthode conventionnelle de production d’extraits de cannabis. Cependant, en raison de coûts élevés, de problèmes de sécurité et d’une utilisation complexe, les ultrasonicateurs ont remplacé de nombreux extracteurs au CO2 installés. Découvrez ci-dessous les avantages qui permettent à la sonication de surpasser l’extraction au CO2 supercritique.
- Rendement : Il a été démontré que l’extraction par ultrasons produit des rendements plus élevés en composés recherchés que l’extraction au CO2. En effet, l’extraction par ultrasons peut décomposer la matière végétale au niveau cellulaire, ce qui permet une extraction plus efficace des composés cibles.
- Rapidité : L’extraction par ultrasons peut être réalisée en quelques minutes, tandis que l’extraction au CO2 peut prendre plusieurs heures. L’extraction par ultrasons est donc une méthode plus rapide et peut traiter de plus grands volumes de matière en moins de temps.
- Sélectivité : L’extraction par ultrasons donne des extraits à large spectre, qui contiennent une large gamme de composés bioactifs. Les extraits à large spectre sont appréciés pour leur effet dit d’entourage, dans lequel les substances soutiennent et renforcent leurs effets spécifiques de manière synergique. L’extraction par ultrasons est ainsi une excellente option pour les extraits thérapeutiques ainsi qu’à des fins de recherche.
- Efficacité énergétique : L’extraction par ultrasons consomme moins d’énergie que l’extraction au CO2, ce qui en fait une option plus respectueuse de l’environnement.
- Coût de l’équipement : Les équipements d’extraction par ultrasons sont généralement moins coûteux que les équipements d’extraction au CO2, ce qui peut en faire une option plus accessible pour les petits producteurs.
- Sécurité : L’extraction par ultrasons peut être réalisée sans utiliser de solvants inflammables ou toxiques. L’eau ou l’éthanol aqueux sont les solvants les plus couramment utilisés pour l’extraction du cannabis. En revanche, l’extraction au CO2 nécessite l’utilisation de CO2 sous haute pression. Ces hautes pressions entraînent un risque de fuite de CO2 ou de défaillance de l’équipement ainsi que les dangers liés à la haute pression. L’extraction par ultrasons est donc considérée comme une méthode plus sûre, tant pour les opérateurs que pour l’environnement.
Extraction de cannabis par ultrasons – le principe de fonctionnement des ultrasons dans l’extraction
L’extraction par ultrasons repose sur le principe de la cavitation acoustique. L’application d’ultrasons de forte puissance aux liquides et aux suspensions provoque une cavitation et des forces de cisaillement intenses. Dans une suspension de feuilles, de bourgeons, de fleurs, de tiges et d’autres parties de plantes, les cellules végétales sont rompues par les forces de cisaillement ultrasonores et les composés bioactifs tels que le cannabidiol (CBD) et le tétrahydrocannabinol (THC) sont libérés. L’extraction par ultrasons est bien établie comme technique très efficace et fiable pour isoler les composés végétaux bioactifs. En particulier dans la production d’huiles de cannabis de haute qualité, la sonication a convaincu grâce à ses rendements élevés (production d’extrait plus importante), à son excellente qualité (spectre complet) et à la rapidité du traitement. L’application d’ondes ultrasonores est un traitement mécanique non toxique, sûr et respectueux de l’environnement.
Extraction de cannabis par ultrasons en lot de 120L avec UIP2000hdT et agitateur
- Rendement plus élevé
- Haute qualité
- Aucune dégradation thermique
- Extraction rapide
- Fonctionnement simple et sûr
- Extraction verte
En bref – les avantages des extracteurs à ultrasons Hielscher
Efficacité
- Rendements plus élevés
- Procédé d’extraction rapide – en quelques minutes
- Extraits de haute qualité – extraction douce, non thermique
- Solvants verts (eau, éthanol, glycérine, huiles végét., etc.)
Simplicité
- Plug-and-play – installation et mise en service en quelques minutes
- Capacité de traitement élevée – pour la production d’extraits à grande échelle
- Fonctionnement par lots ou en ligne en continu
- Installation et mise en service simples
- Portable / mobile – unités portables ou montées sur roues
- Mise à l’échelle linéaire – ajoutez un autre système à ultrasons en parallèle pour augmenter la capacité
- Surveillance et commande à distance – via PC, smartphone ou tablette
- Aucune surveillance du procédé requise – installez et lancez
- Hautes performances – conçu pour une production continue 24/7
- Robustesse et faible maintenance
- Haute qualité – conçu et fabriqué en Allemagne
- Chargement et déchargement rapides entre les lots
- Facile à nettoyer
Sécurité
- Utilisation simple et sûre
- Extraction sans solvant ou à base de solvant (eau, éthanol, huiles végétales, glycérine, etc.)
- Pas de hautes pressions ni de températures élevées
- Systèmes antidéflagrants certifiés ATEX disponibles
- Facile à commander (également par commande à distance)
UP400St Extraction par ultrasons de plantes telles que le cannabis en lot de 8L
Équipements à ultrasons pour l’extraction du cannabis
Hielscher Ultrasonic est votre partenaire de confiance en matière d’équipements d’extraction par ultrasons haute performance pour l’extraction du cannabis et d’autres plantes. Avec d’innombrables installations dans le monde entier, les extracteurs à ultrasons Hielscher sont reconnus pour leur taux d’extraction élevé, leur fiabilité et leur robustesse.
Des ultrasonicateurs de paillasse compacts plus petits tels que l’UP400St (400W) jusqu’à l’UIP16000hdT, le plus puissant au monde, Hielscher couvre toute la gamme des équipements d’extraction par ultrasons. Cela nous permet de vous recommander l’extracteur à ultrasons le mieux adapté aux exigences de votre procédé.
Conception, fabrication et conseil – qualité made in Germany
Les ultrasonicateurs Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception les plus élevées. Leur robustesse et leur facilité d’utilisation permettent une intégration harmonieuse de nos ultrasonicateurs dans les installations industrielles. Les ultrasonicateurs Hielscher font face sans difficulté aux conditions difficiles et aux environnements exigeants.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et accorde une importance particulière aux ultrasonicateurs haute performance alliant technologie de pointe et convivialité. Bien entendu, les ultrasonicateurs Hielscher sont conformes CE et répondent aux exigences UL, CSA et RoHs.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :
| Volume du lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | – | UP100H |
| 10 à 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 à 300L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| – | supérieur | cluster de UIP16000 |
Faits à savoir
Aperçu et comparaison des méthodes d’extraction de cannabis les plus courantes
Extraction par ultrasons
Produit : L’extraction par ultrasons produit un extrait à spectre complet de haute qualité. L’extrait brut est affiné par filtration, distillation et/ou hivernisation.
Coût de l’équipement : à partir d’environ US$5 000 jusqu’à plusieurs US$100 000 selon la capacité et la configuration
Configuration : en fonctionnement par lots/en fût ou en ligne en continu
Compétences techniques : manipulation et utilisation faciles et sûres
Solvant : tous types de solvants peuvent être utilisés, tels que l’eau, un mélange eau-alcool, l’alcool isopropylique, l’hexane, l’éthanol, le méthanol, le butane, les huiles végétales (huile d’olive, huile de coco), la glycérine, etc.
Composés ciblés : spectre complet (tous les cannabinoïdes et terpènes disponibles)
Principaux avantages : rendement élevé, utilisation facile, peu coûteux, mise à l’échelle facile jusqu’à la production industrielle
Extraction par solvant (alcool, éthanol)
Produit : généralement un extrait brut qui nécessite un affinage supplémentaire tel que l’hivernisation ou la filtration. L’extrait éthanolique est couramment affiné davantage par distillation après hivernisation et filtration.
Coût de l’équipement : entre $5 000 et plusieurs millions selon la taille, les capacités ou les possibilités d’automatisation.
Compétences techniques : formation en chimie de base/niveau intermédiaire.
Composés ciblés : tous les cannabinoïdes disponibles ; l’extrait obtenu contient de faibles quantités de monoterpènes.
Extraction au CO2
Produit : extrait brut qui nécessite un affinage supplémentaire tel que l’hivernisation ou la filtration
Coût de l’équipement : entre $100 000 et plusieurs millions d’USD, selon la taille, les capacités ou l’automatisation
Compétences techniques : formation à l’utilisation du CO2 liquide (système à haute pression – sécurité)
Composés ciblés : cannabinoïdes avec seulement de faibles quantités de monoterpènes
Extraction aux hydrocarbures
Produit : shatter, budder, wax, HTFSE, HCFSE, ou extrait brut destiné à la distillation, ou terpènes à ajouter au distillat
Coût de l’équipement : $5 000 à $100 000 selon la taille et les capacités
Compétences techniques : formation en chimie et en sécurité (utilisation de fluides inflammables, butane liquide)
Composés ciblés : tous les cannabinoïdes
Application des ondes ultrasonores pour l’extraction
Lorsque des ultrasons haute performance sont appliqués à des systèmes liquides (y compris des suspensions et des pâtes visqueuses), une cavitation acoustique est générée. La cavitation acoustique désigne le phénomène de formation, de croissance et d’implosion finale des bulles de cavitation. Pendant la propagation des ondes ultrasonores, les bulles de vide oscillent, grossissent et s’effondrent au moment où la bulle ne peut plus absorber davantage d’énergie. L’implosion des bulles crée localement des conditions extrêmes de températures et de pressions très élevées, de vitesses de chauffage et de refroidissement très élevées ainsi que des différentiels de pression et des jets de liquide. Ces conditions extrêmes entraînent des effets thermiques, mécaniques et chimiques. La rupture cellulaire et la libération des composés bioactifs (= extraction) constituent un effet mécanique très efficace et performant.
La cavitation acoustique, générée par des ultrasons de haute intensité et de basse fréquence, crée d’intenses forces de cisaillement ainsi que des différentiels de pression et de température élevés se produisant localement, qui fournissent l’impact nécessaire à la rupture cellulaire, au mélange intense et au transfert de masse. Ces forces de cisaillement ultrasonores sont appliquées avec succès à l’extraction du cannabis.
Grâce à sa production d’extrait supérieure, à son taux d’extraction élevé, à la rapidité du procédé ainsi qu’à son fonctionnement simple et sûr, l’extraction par ultrasons est utilisée avec succès pour l’extraction de nombreux composés botaniques.
De puissantes ondes ultrasonores rompent la matrice cellulaire des structures biologiques et libèrent les composés bioactifs. Le transfert de masse entre la matière végétale et le solvant est intensifié. Grâce à ces mécanismes, l’extraction par ultrasons est très efficace pour l’extraction du cannabis.
Exemples marquants d’extraction par ultrasons : cannabis (cannabinoïdes et huile de cannabis issus de la marijuana et du chanvre), curcumine, poivre, safran, café, melon amer, huile d’olive, huile d’avocat, henné, plantes ayurvédiques, gingembre, thé et d’autres plantes médicinales.
Décarboxylation
La décarboxylation est une étape importante pour la production efficace des principaux composés bioactifs du cannabis, tels que le Δ9-tétrahydrocannabinol (Δ9-THC), le cannabidiol (CBD) et le cannabigérol (CBG). La décarboxylation, également appelée « activation » ou « decarbing », est appliquée comme prétraitement pour augmenter la teneur en THC (delta9-tétrahydrocannabinol) de la matière végétale. Sur le plan chimique, la décarboxylation est une réaction au cours de laquelle un groupe carboxyle (-COOH) est éliminé et du dioxyde de carbone (CO2) est libéré. Afin d’augmenter la teneur en THC de la matière végétale de cannabis, l’étape de décarboxylation est appliquée. Par décarboxylation, la quantité d’acide Δ9-tétrahydrocannabinolique (THCA) non psychoactif peut être convertie en THC psychoactif. L’acide Δ9-tétrahydrocannabinolique se décarboxyle lorsqu’il est chauffé (à environ 105°C / 220°F pendant 30 min. pour une matière sèche, jusqu’à 90min. pour une matière végétale humide) et se convertit alors en composé psychoactif Δ9-tétrahydrocannabinol.
De manière similaire, une matière végétale de cannabis riche en CBD-A peut être décarboxylée par traitement thermique et ainsi convertie en CBD. Pour l’hivernisation de la matière végétale, la matière végétale séchée et hachée est chauffée à environ 160°C / 320°F pendant 30–60min. afin d’amorcer la décarboxylation.
Températures de décarboxylation des cannabinoïdes :
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
Procédés en aval – filtration et distillation
Après l’extraction par ultrasons, les particules de cannabis doivent être filtrées du liquide. Pour cela, la suspension de cannabis est passée à travers un filtre, par exemple une maille (p. ex. chaussette filtrante), ou à l’aide d’un filtre-presse. La liqueur mère obtenue, composée de solvant (p. ex. éthanol) et d’extrait de cannabis, est ensuite concentrée par séparation de l’éthanol. Les méthodes de distillation typiques pour l’élimination des solvants sont les évaporateurs rotatifs ou les systèmes de distillation sous vide.
Un évaporateur rotatif (familièrement « roto-vap ») est couramment utilisé pour séparer les solvants tels que l’éthanol du cannabis, produisant ainsi une huile de cannabis raffinée. La température régulée et la facilité de manipulation font de l’évaporateur rotatif l’équipement de distillation dominant dans l’industrie du cannabis.
La distillation sous vide est principalement utilisée pour isoler le CBD à usage pharmaceutique et médicinal, lorsqu’il est nécessaire d’éliminer les terpènes et/ou le THC. Les terpènes, le THC et le CBD ayant des points d’ébullition élevés (entre 160–250°C / 310–482°F), une distillation dans des conditions atmosphériques nécessiterait un traitement à haute température, qui s’accompagne d’une dégradation thermique des cannabinoïdes sensibles à la chaleur. En outre, l’exposition à l’oxygène déclenche des réactions d’oxydation qui nuisent à la qualité des cannabinoïdes. L’application du vide abaisse les points d’ébullition. De plus, l’application du vide élimine l’oxygène. Ainsi, la distillation sous vide réduit la dégradation thermique et oxydative des extraits.
Hivernisation
L’hivernisation est le procédé consistant à éliminer les lipides, graisses et cires végétales par un lavage à l’alcool afin de séparer les cannabinoïdes et les terpènes des substances indésirables telles que les cires végétales, les graisses et la chlorophylle. Pour l’hivernisation, l’huile de cannabis extraite est placée dans de l’éthanol et refroidie à des températures inférieures à -20°C / -6°F. À ces basses températures, les lipides, les graisses et les cires précipitent et peuvent être éliminés.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons haute performance, du laboratoire à la taille industrielle.