Cristallisation des cannabinoïdes par sonication
La cristallisation est une étape de procédé nécessaire pour produire un isolat de CBD cristallin. La nano-cristallisation par ultrasons (sono-cristallisation) est largement utilisée pour préparer des isolats cristallins tels que l’isolat de CBD à partir d’une solution sursaturée. Grâce aux ondes ultrasonores de haute puissance, une agitation intense favorise la formation de cristaux de CBD impeccables. La cristallisation par ultrasons est une méthode précisément contrôlable, très efficace et rapide pour la production d’isolat de CDB cristallin.
Cristallisation du CBD par ultrasons
La cristallisation de l’isolat de CBD est un procédé de précipitation au cours duquel des solides de CBD se forment dans un solvant. Pour cristalliser le CBD, le soluté (c.-à-d. l’huile de CBD distillée) doit être dissous dans un solvant de manière à former une solution sursaturée. Les ondes ultrasonores agissent comme un stimulus externe qui déclenche la formation de germes cristallins (nucléation) et contribuent à favoriser et à contrôler la croissance des cristaux.
Solvants généralement utilisés : pentane ou heptane.
Comment l’ultrasonication favorise-t-elle la cristallisation du CBD ?
L’ultrasonication est une méthode d’agitation très efficace qui produit une solution sursaturée homogène de l’extrait de CBD dans un solvant. Pendant l’agitation ultrasonore intense de la solution sursaturée, des germes cristallins peuvent se former, qui servent ensuite de points de croissance pour les cristaux de CDB. L’agitation ultrasonore intensifie le transfert de masse entre les germes cristallins initiaux et la solution sursaturée, de sorte que les cristaux croissent rapidement et uniformément. La sonication est donc une technique très efficace pour favoriser et contrôler la production de cristaux de CBD.
Réacteur équipé de l’ultrasonicateur UIP2000hdT pour la sono-cristallisation des cannabinoïdes
Ce que dit la recherche
« Lorsque des ultrasons sont appliqués à une solution en vue de sa cristallisation, ils peuvent modifier de manière significative les propriétés des produits cristallins. L’irradiation ultrasonore réduit le temps d’induction et la zone métastable et augmente la vitesse de nucléation. En raison de ces effets, elle produit généralement des cristaux plus petits, avec une distribution granulométrique plus étroite, par rapport à la cristallisation conventionnelle. En outre, l’irradiation ultrasonore peut provoquer la fragmentation de cristaux existants, causée par des collisions entre cristaux ou par sonofragmentation. » [Kim and Suslick, 2018]
Cristallisation agitée des cannabinoïdes
La cristallisation par ultrasons (également appelée sono-cristallisation) est une forme de cristallisation agitée contrôlée, qui surpasse les techniques de précipitation conventionnelles grâce à une formation rapide des cristaux due à l’agitation ultrasonore intense. L’agitation et le mélange par ultrasons introduisent des forces cinétiques élevées dans le mélange d’extrait de CBD et de solvant. Il se forme ainsi une solution sursaturée dans laquelle l’agitation ultrasonore favorise ensuite le transfert de masse, ce qui accélère la vitesse de cristallisation. La cristallisation par ultrasons est un procédé rapide qui peut être contrôlé avec précision. Cela permet d’obtenir une taille de cristaux uniforme et un niveau de qualité du produit constamment élevé. Par l’ajustement des paramètres de sonication, la cristallisation par ultrasons permet de cristalliser des cristaux uniformes de taille micrométrique ou nanométrique. Faites croître des cristaux jusqu’à une taille sur mesure en appliquant des paramètres de procédé éprouvés. Grâce à la sono-cristallisation, il devient possible de précipiter des cristaux de taille nanométrique, qui offrent une biodisponibilité supérieure et sont appréciés des clients pour leur plus grande efficacité et leurs bienfaits prononcés pour la santé. Le contrôle exact des paramètres de sono-cristallisation garantit des résultats répétables/reproductibles. En outre, la cristallisation des cannabinoïdes par ultrasons peut être mise à l’échelle de manière entièrement linéaire jusqu’à n’importe quel volume de production. Comme la cristallisation par ultrasons donne un isolat de CBD de haute qualité, les procédés en aval tels que la purification sont réduits au minimum.
Le UP200St peut être intégré dans des réacteurs chimiques agités afin d’accélérer et d’améliorer la cristallisation.
- la cristallisation agitée
- la co-cristallisation
- la cristallisation par anti-solvant
- la cristallisation par refroidissement
- la cristallisation en phase fondue
- la cristallisation réactive / précipitation
Cristallisoirs à ultrasons pour la production d’isolat de CBD
Hielscher Ultrasonics est votre partenaire expérimenté de longue date pour des procédés de cristallisation par ultrasons haute performance. Hielscher Ultrasonics fournit une large gamme d’équipements de cristallisation par ultrasons pour le traitement par lots et le traitement en ligne continu. Les équipements de Hielscher Ultrasonics sont installés dans le monde entier dans des installations de transformation alimentaire et pharmaceutique et répondent aux normes de qualité les plus élevées. Adaptés à la standardisation des procédés, à une qualité de produit constamment élevée et aux Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF / GMP), les systèmes de cristallisation par ultrasons Hielscher s’inscrivent dans vos objectifs de normes de production supérieures.
- Cristaux de taille micrométrique et nanométrique (réglable)
- Haute efficacité
- Croissance cristalline contrôlée avec précision
- Croissance cristalline uniforme
- Forme impeccable
- Procédé en un seul passage / en un seul récipient
- Résultats répétables et reproductibles
- Utilisation simple et sûre
Amplitudes élevées pour la sonocristallisation
La sonication par ondes ultrasonores de forte amplitude a réduit le temps d’induction davantage que la sonication par ondes de faible amplitude. [Kim and Suslick, 2018] L’ultrasonication de haute puissance à fortes amplitudes génère des micro-turbulences, des forces de cisaillement et une agitation d’une intensité constante. Ces micro- et macro-mouvements dans la suspension sursaturée entraînent un meilleur transfert de masse et, par conséquent, des vitesses de cristallisation accrues. Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher Ultrasonics peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons sur mesure sont disponibles.
Tous les équipements sont conçus pour une utilisation 24/7/365 à pleine charge, et leur robustesse et leur fiabilité en font la bête de somme de votre procédé de sono-cristallisation. Les équipements à ultrasons de Hielscher sont ainsi un outil de travail fiable qui répond à vos exigences en matière de sono-cristallisation.
Des amplitudes contrôlables avec précision pour une cristallisation supérieure
Tous les processeurs à ultrasons Hielscher sont contrôlables avec précision et constituent ainsi des bêtes de somme fiables en R&D et en production. L’amplitude est l’un des paramètres de procédé déterminants qui influencent l’efficacité et l’efficience de la sono-cristallisation. Tous les processeurs de Hielscher Ultrasonics permettent un réglage précis de l’amplitude. Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées ainsi que l’intensité ultrasonore requise pour les applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7.
Le réglage précis de l’amplitude et la surveillance permanente des paramètres du procédé ultrasonore par un logiciel intelligent vous permettent d’influencer avec précision la réaction de sono-cristallisation. Lors de chaque cycle de sonication, tous les paramètres ultrasonores sont automatiquement enregistrés sur une carte SD intégrée, de sorte que chaque cycle peut être évalué et contrôlé. Une sonication optimale pour une sono-cristallisation des plus efficaces !
Sonication à température contrôlée
Dans les procédés de cristallisation des cannabinoïdes, la température est un paramètre de procédé déterminant qui influence le résultat et la qualité des cristaux de CBD. Les réacteurs de sono-cristallisation Hielscher sont équipés d’une double enveloppe de refroidissement afin de maintenir la température du procédé dans la plage voulue. En outre, nos systèmes de sono-cristallisation disposent d’un logiciel intelligent qui surveille la température du procédé au moyen d’un capteur de température enfichable. Dans le menu convivial, l’utilisateur peut définir une limite de température supérieure et inférieure. Dès que la température du procédé dépasse la plage de température définie, l’ultrasonicateur se met en pause jusqu’à ce que la température revienne dans le ∆T prédéfini. Vous disposez ainsi d’un contrôle précis sur l’important paramètre de cristallisation du procédé qu’est la « température ».
Le MultiPhaseCavitator pour des cristaux uniformes
Le MultiPhaseCavitator MPC48 est un insert unique pour cellule à circulation, doté de 48 canules permettant d’injecter la seconde phase (c.-à-d. le distillat de CBD) directement dans le point chaud de cavitation. Un mélange très homogène de distillat de CBD et de solvant forme ainsi la solution sursaturée dans laquelle se formeront les germes des cristaux de CBD. L’exposition dans le réacteur à ultrasons permet une nucléation et une croissance cristalline contrôlables avec précision. Le MultiPhaseCavitator rend les procédés de cristallisation très efficaces et permet, grâce au contrôle précis, la standardisation des procédés. Un procédé de fabrication hautement standardisé fait partie des Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF / GMP) et contribue à produire en continu des produits de la plus haute qualité.
Réacteur à ultrasons avec MultiPhaseCavitator pour une sono-cristallisation améliorée
Qualité optimale – conçu et fabriqué en Allemagne
En tant qu’entreprise familiale détenue et dirigée par la famille, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasonicateurs sont conçus, fabriqués et minutieusement testés dans notre siège social à Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité des équipements à ultrasons Hielscher en font une bête de somme dans votre production. Le fonctionnement 24/7 à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des sondes et réacteurs à ultrasons haute performance de Hielscher.
Contactez-nous dès maintenant et parlez-nous de vos exigences en matière de sono-cristallisation ! Nous vous recommanderons le cristallisoir à ultrasons et la configuration de réacteur les mieux adaptés !
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Bibliographie / Références
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Faits à connaître
Le pentane comme solvant
Le n-pentane (n° CAS 109-6-0) est un solvant hydrocarboné, couramment utilisé pour la cristallisation de cannabinoïdes tels que le CBD.
« Le n-pentane ne s’est pas révélé toxique de manière aiguë par voie orale ou par inhalation ; il n’était pas irritant pour la peau ni pour les yeux et n’a pas induit de sensibilisation cutanée. Il n’a pas présenté de toxicité cumulative à des niveaux allant jusqu’à 20 000 mg m(-3), ce qui correspond approximativement à la moitié de la limite inférieure d’explosivité et au niveau le plus élevé considéré comme sûr pour les essais. Il n’a pas induit de toxicité pour le développement et n’était pas mutagène. Sur la base de ces informations et d’autres informations existantes, il est conclu que le n-pentane ne nécessite pas de classification pour des dangers toxiques potentiels (tels que définis à l’Annexe VI de la directive européenne sur les substances dangereuses, 1993), bien que ses propriétés physiques indiquent qu’il serait approprié d’avertir du risque potentiel d’aspiration. En outre, il n’y a aucune raison de réduire les recommandations actuelles d’exposition professionnelle. Enfin, bien qu’il existe certains problèmes de sécurité liés à l’inflammabilité du n-pentane, l’absence de toute toxicité démontrable à des niveaux de traitement élevés indique que le risque d’effets néfastes sur la santé est minime pour tous les segments de la population. » (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons haute performance pour les applications de mélange, de dispersion, d’émulsification et d’extraction à l’échelle du laboratoire, pilote et industrielle.