Extraction du cannabis par ultrasons rapide et simple
Extrayez plus rapidement les cannabinoïdes, les terpènes et les autres composés précieux du cannabis grâce aux systèmes d’extraction par ultrasons Hielscher. Les ultrasons de puissance intensifient le transfert de matière, ouvrent les cellules végétales et favorisent la libération efficace des composés actifs dans le solvant de votre choix – de l’éthanol et des huiles alimentaires aux milieux d’extraction spécialisés.
Équipements d’extraction du cannabis par ultrasons pour des rendements supérieurs et un traitement plus rapide
Que vous développiez un protocole de laboratoire, validiez un procédé pilote ou passiez à la production industrielle, les appareils à ultrasons Hielscher vous permettent de contrôler précisément l’amplitude, la température, la pression, le temps de séjour et les conditions liées au solvant. L’extraction par ultrasons constitue ainsi un choix fiable pour obtenir des extraits reproductibles de cannabis et de chanvre, avec des temps de traitement courts et une capacité de traitement adaptable à l’échelle de production.
Pourquoi les professionnels de la transformation choisissent l’extraction par ultrasons Hielscher :
- Extraction plus rapide des cannabinoïdes et des terpènes
- Efficacité d’extraction élevée et qualité de produit reproductible
- Traitement doux et non thermique des composés sensibles à la chaleur
- Compatible avec les solvants d’extraction courants, notamment l’éthanol et les huiles porteuses
- Passage facile des essais en laboratoire à la production industrielle à grande échelle
- Conseils sur les procédés, essais de faisabilité et assistance à l’installation par les ingénieurs Hielscher
Indiquez-nous votre matière première, votre solvant, la taille de vos lots ou votre débit, ainsi que l’extrait recherché. Nous vous recommanderons une configuration à ultrasons et des paramètres de procédé adaptés à votre application.
Sonicateur UP400St pour l’extraction du cannabis
| Méthode | Difficultés et préoccupations | Avantages de l’extraction par ultrasons |
|---|---|---|
| Macération | Temps de traitement long | Transfert de matière plus rapide et extraction plus courte |
| Soxhlet | Exposition à la chaleur et besoins en solvant | Extraction plus douce à une température plus basse |
| CO₂ supercritique | Coût d’investissement et limites de capacité de traitement | Peut être intégrée en combinaison ou ajoutée à une installation existante pour améliorer l’extraction |
| Extraction à l’éthanol | Rendement, rapidité, préservation des terpènes | Meilleure rupture des cellules et paramètres reproductibles |
Appareils à ultrasons Hielscher pour l’extraction du cannabis – Une efficacité scientifiquement démontrée !
Casiraghi et ses collègues de l’université de Milan, en Italie, ont comparé trois méthodes d’extraction du cannabis : l’extraction par ultrasons, l’extraction Soxhlet et la macération.
L’étude visait à examiner l’efficacité de l’extraction par ultrasons pour extraire les cannabinoïdes du cannabis sativa et à la comparer à d’autres méthodes d’extraction, telles que l’extraction Soxhlet et la macération.
Les chercheurs ont utilisé le processeur à ultrasons Hielscher UP200Ht (voir l’image à gauche) pour le procédé d’extraction et ont constaté que la méthode d’extraction assistée par ultrasons était plus efficace pour extraire les cannabinoïdes que les deux autres méthodes. L’extraction par ultrasons était également plus rapide, plus efficace et nécessitait moins de travail que les autres méthodes.
L’extraction a été réalisée en utilisant de l’huile d’olive comme solvant. La matière végétale a été ajoutée au solvant et soumise à une sonication pendant 10 minutes à une amplitude de 60% avec l’appareil à ultrasons UP200Ht.
Après l’étape de sonication, l’extrait a été filtré et le solvant a été évaporé sous pression réduite afin d’obtenir un extrait concentré. La teneur en cannabinoïdes de l’extrait a ensuite été analysée par chromatographie liquide à haute performance (HPLC).
Dans l’ensemble, les résultats de cette étude ont montré que l’extraction par ultrasons des cannabinoïdes CBD et THC dans l’huile d’olive est une méthode efficace pour extraire les cannabinoïdes de la matière végétale de Cannabis sativa, avec des rendements et une pureté élevés.
L’un des avantages de l’extraction par ultrasons avec le UP200Ht est qu’elle permet d’obtenir des rendements en cannabinoïdes supérieurs en moins de temps que les méthodes d’extraction traditionnelles. Les chercheurs ont également observé que l’extraction par ultrasons était une méthode plus respectueuse de l’environnement que les autres méthodes d’extraction, car elle nécessite moins de solvant et d’énergie. De plus, l’extraction par ultrasons peut facilement être transposée à l’échelle industrielle, ce qui en fait une méthode prometteuse pour la production à grande échelle d’extraits de CBD.
En conclusion, l’étude suggère que l’extraction par ultrasons avec le UP200Ht est une méthode prometteuse pour extraire les cannabinoïdes du cannabis sativa à des fins médicinales.
L’extraction par ultrasons est une méthode très efficace pour extraire les cannabinoïdes tels que le CBD et le THC. L’huile d’olive a été utilisée comme solvant et l’extraction par ultrasons a été réalisée avec le UP200ST.
(image et étude : © Casiraghi et al., 2022)
Sonicateur industriel UIP2000hdT avec agitateur dans un fût pour l’extraction du cannabis à grande échelle
Conditions de sonication et d’extraction
Les extracteurs à ultrasons Hielscher vous permettent de contrôler intégralement tous les paramètres pertinents du procédé, notamment l’amplitude, le temps de sonication, la pression, la température, le débit et la composition du solvant. Vous pouvez ainsi optimiser le procédé d’extraction en fonction du rendement, du profil de l’extrait, de la capacité de traitement et des exigences des étapes de traitement en aval.
Procédé de sonication du cannabis
L’extraction assistée par ultrasons repose sur des cycles répétés de haute et de basse pression. Ces cycles alternés de haute et de basse pression, qui se produisent 20 000 fois par seconde de sonication, créent des forces de cisaillement intenses et des jets de liquide. Cette contrainte extrême dépasse la sélectivité de la membrane, perfore et rompt la paroi cellulaire, et entraîne un transfert de matière important entre l’intérieur de la cellule et le solvant environnant. L’extraction par ultrasons permet d’obtenir des rendements supérieurs et des durées d’extraction plus courtes. Comme l’extraction par ultrasons est un procédé reproductible, les résultats de l’extraction peuvent être reproduits pour obtenir une qualité d’extrait standardisée.
Les extracteurs à ultrasons Hielscher vous permettent de contrôler intégralement les paramètres importants de l’extraction. En ajustant l’amplitude, la durée, la pression et la composition du liquide, le résultat du procédé d’extraction peut être précisément contrôlé et reproduit.
Solvants pour l’extraction du cannabis
L’extraction par ultrasons est compatible avec tous les solvants courants, ce qui vous permet d’utiliser le solvant de votre choix, comme l’eau, les solvants et les huiles (par exemple H2O, CO2, éthanol, méthanol, butane, propane, huile d’olive, huile de coco, etc.).
Les solvants et milieux d’extraction courants comprennent :
Pour les produits à usage oral, les solvants de qualité alimentaire et les huiles porteuses sont souvent privilégiés. Pour les essais analytiques et le contrôle qualité, des solvants de laboratoire peuvent être utilisés. Pour l’extraction industrielle des cannabinoïdes, les procédés à base d’éthanol et de CO2 sont des choix courants. Les ultrasons peuvent améliorer le transfert de matière dans bon nombre de ces systèmes de solvants et ainsi contribuer à réduire le temps d’extraction, à améliorer l’efficacité de l’extraction ou à favoriser la standardisation du procédé.
Température d’extraction
Pour de nombreux procédés d’extraction de matières végétales, une extraction efficace par ultrasons est obtenue à des températures de procédé comprises entre 0°C et 60°C. Des températures plus basses peuvent contribuer à préserver les composés aromatiques volatils et les ingrédients sensibles à la température, tandis que des températures modérées peuvent améliorer la solubilité et la vitesse d’extraction. La température idéale dépend du solvant, de la biomasse, des composés ciblés et des spécifications du produit final.
Les systèmes à ultrasons Hielscher peuvent être intégrés à des enveloppes de refroidissement, à des échangeurs de chaleur et à des réacteurs à température contrôlée afin de maintenir le procédé d’extraction dans la plage de température souhaitée.
Méthodes d’extraction combinées – Synergies
L’ajout d’un appareil à ultrasons à une installation existante d’extraction du cannabis peut contribuer à améliorer les performances d’extraction, à augmenter la capacité de traitement, à réduire le temps d’extraction ou à rendre le procédé plus reproductible.
L’extraction par ultrasons peut facilement être combinée à la pression, à la chaleur, à des conditions d’extraction supercritique ou à un extracteur Soxhlet pour améliorer les résultats et/ou adapter la configuration d’extraction à des exigences spécifiques. L’ajout d’un appareil à ultrasons à une installation existante d’extraction du cannabis présente un intérêt particulier lorsqu’une méthode d’extraction existante n’atteint pas les performances et la production souhaitées.
Les machines d’extraction existantes peuvent facilement être améliorées par l’intégration d’un extracteur à ultrasons. Nous serons heureux de vous accompagner dans l’évaluation du procédé, le choix des équipements, la conception de l’installation et l’intégration à vos lignes de production existantes.
En savoir plus sur l’extraction au CO2 supercritique améliorée par ultrasons !
Domaines d’application de l’extraction du cannabis par ultrasons
Le contrôle précis du procédé et la transposition linéaire à l’échelle permettent de transférer les paramètres d’extraction des essais en laboratoire à la production pilote puis à la fabrication à grande échelle. Les professionnels de la transformation peuvent ainsi développer une méthode d’extraction fiable, la valider à plus petite échelle et passer à une échelle supérieure en toute confiance.
Les cannabinoïdes, les terpènes et les autres principes actifs de la plante de cannabis sont extraits à des fins multiples. L’extraction par ultrasons est une méthode fiable pour obtenir des extraits de la plante de cannabis destinés à
- la production médicale/pharmaceutique
- des produits à base de cannabis à usage récréatif
- la production nutraceutique et alimentaire
- une utilisation avant les étapes de traitement en aval, par exemple la nano-émulsification
- des essais de puissance des produits à base de cannabis
- l’analyse médico-légale/chimique
Extracteurs à ultrasons – Pour la petite et la grande échelle
Hielscher Ultrasonics est votre partenaire pour les équipements d’extraction par ultrasons haute performance. Que vous souhaitiez produire de petits lots d’extraits de CBD de haute qualité pour votre marque de niche ou traiter de grandes quantités de chanvre ou de marijuana à l’échelle industrielle – Hielscher Ultrasonics dispose de l’équipement d’extraction par ultrasons idéal pour vous !
La transposition linéaire à l’échelle et le contrôle précis du procédé permettent d’obtenir des résultats fiables à toutes les échelles. En savoir plus sur la transposition à l’échelle des procédés d’extraction par ultrasons !
Nous vous accompagnons : notre service de conseil et d’optimisation des procédés
Hielscher Ultrasonics possède une longue expérience du traitement par ultrasons et une connaissance approfondie des procédés d’extraction par ultrasons. Nous vous recommandons l’appareil à ultrasons le mieux adapté à votre procédé et vous expliquons comment utiliser nos appareils avec une efficacité optimale. Nos ingénieurs assurent des services d’installation dans le monde entier.
Dans notre laboratoire de procédés ultrasonores entièrement équipé en Allemagne, notre équipe d’ingénieurs procédés et de chimistes peut développer et optimiser votre procédé pour vous ou avec vous.
- temps d’extraction court
- taux d’extraction élevé
- extraction plus complète
- traitement doux et non thermique
- intégration facile et fonctionnement sûr
- aucun produit chimique dangereux/toxique, aucune impureté
- faible coût
- économe en énergie
- extraction verte : respectueuse de l’environnement
Qu’est-ce que l’extraction du cannabis par ultrasons ?
L’extraction du cannabis par ultrasons est une méthode d’extraction qui utilise des ultrasons de haute puissance pour libérer les cannabinoïdes, les terpènes et les autres composés bioactifs de la matière végétale de cannabis ou de chanvre. La cavitation ultrasonore crée des forces de cisaillement intenses dans le liquide, qui rompent les cellules végétales et améliorent le transfert de matière entre la matière végétale et le solvant.
Comment les ultrasons améliorent-ils l’extraction des cannabinoïdes ?
Les ultrasons améliorent l’extraction des cannabinoïdes en rompant les parois cellulaires, en augmentant la pénétration du solvant et en accélérant la libération des composés de la matrice végétale. Cela peut raccourcir le temps d’extraction et améliorer l’efficacité de l’extraction par rapport aux méthodes passives lentes comme la macération.
Quels cannabinoïdes peuvent être extraits par ultrasons ?
L’extraction par ultrasons peut être utilisée pour extraire des cannabinoïdes tels que le CBD, le THC, le THCA, le CBDA, le CBG et d’autres composés présents dans la biomasse de cannabis ou de chanvre. Le profil final en cannabinoïdes dépend de la matière végétale, du solvant, de la température, du temps d’extraction et des conditions de traitement en aval.
L’extraction par ultrasons peut-elle préserver les terpènes ?
Oui, l’extraction par ultrasons peut être réalisée à des températures basses et contrôlées, ce qui est utile pour traiter des composés sensibles à la chaleur comme les terpènes. Le contrôle de la température, des temps d’extraction courts et le choix d’un solvant approprié contribuent à protéger les composants volatils et sensibles de l’extrait.
Quels solvants peuvent être utilisés pour l’extraction du cannabis par ultrasons ?
L’extraction du cannabis par ultrasons est compatible avec de nombreux milieux d’extraction courants, notamment l’éthanol, les mélanges eau-éthanol, les huiles alimentaires comme l’huile d’olive ou l’huile de coco, et d’autres solvants spécifiques au procédé. Le meilleur solvant dépend du produit visé, des exigences réglementaires, du traitement en aval et des composés ciblés.
L’extraction par ultrasons convient-elle à l’extraction du cannabis à l’éthanol ?
Oui, l’éthanol est couramment utilisé pour l’extraction du cannabis par ultrasons. La sonication peut intensifier l’extraction à l’éthanol en améliorant le contact entre le solvant et la matière végétale, en réduisant le temps d’extraction et en favorisant des conditions de procédé reproductibles.
L’extraction du cannabis par ultrasons peut-elle être réalisée avec des huiles porteuses ?
Oui, les cannabinoïdes peuvent être extraits dans des huiles porteuses comme l’huile d’olive ou l’huile de coco. Cela peut être utile pour les formulations dans lesquelles l’huile sert directement de milieu d’extraction ou entre dans la composition du produit final.
L’extraction du cannabis par ultrasons est-elle un procédé thermique ?
Non. L’extraction par ultrasons est considérée comme une méthode d’extraction douce et non thermique. Bien que la température du procédé doive toujours être surveillée et contrôlée, l’effet d’extraction est principalement mécanique : cavitation, forces de cisaillement, fragmentation des particules et amélioration du transfert de matière.
Combien de temps dure l’extraction du cannabis par ultrasons ?
Le temps d’extraction dépend de la matière végétale, de la taille des particules, du solvant, de la température, de la concentration en matières solides, de l’amplitude ultrasonore et de la configuration des équipements. Dans de nombreuses applications, la sonication réduit considérablement le temps d’extraction par rapport à la macération conventionnelle.
L’extraction du cannabis par ultrasons peut-elle être transposée à la production industrielle ?
Oui. L’extraction par ultrasons peut être transposée des essais en laboratoire à la production pilote et industrielle. Les appareils à ultrasons Hielscher sont disponibles pour les essais sur de petits lots, le développement de procédés et le traitement continu à grande échelle.
Quels paramètres du procédé sont les plus importants pour l’extraction du cannabis par ultrasons ?
Les paramètres importants comprennent l’amplitude ultrasonore, le temps de sonication, la température, la pression, le type de solvant, le rapport solvant/biomasse, la taille des particules et les conditions de mélange ou d’écoulement. Le contrôle précis de ces paramètres contribue à obtenir une qualité d’extrait reproductible.
L’extraction par ultrasons peut-elle être ajoutée à une ligne existante d’extraction du cannabis ?
Oui. Les appareils à ultrasons peuvent souvent être intégrés à des systèmes d’extraction existants pour améliorer le transfert de matière, réduire le temps de traitement ou augmenter l’efficacité de l’extraction. La meilleure solution d’intégration dépend de la méthode d’extraction actuelle, de la gestion des solvants, de la capacité de traitement et de l’espace disponible pour le procédé.
Quel appareil à ultrasons Hielscher convient à l’extraction du cannabis ?
Le choix de l’appareil à ultrasons dépend de la taille des lots requise, du débit, du solvant, de la matière végétale et de l’objectif de production. Les appareils de plus petite taille conviennent aux essais de faisabilité et au développement de protocoles à l’échelle du laboratoire, tandis que les appareils à ultrasons industriels de la série UIP sont conçus pour l’extraction à l’échelle pilote et de production.
Comment choisir la configuration d’extraction par ultrasons adaptée ?
Pour choisir la configuration adaptée, définissez votre type de biomasse, les cannabinoïdes ou terpènes ciblés, le solvant, la taille des lots ou le débit en continu, les limites de température et les étapes de traitement en aval. Hielscher vous recommandera un processeur à ultrasons, une sonotrode, un réacteur et des paramètres de procédé sur la base de ces exigences.
Informations de base sur l’extraction par ultrasons
Les ultrasons de puissance constituent une méthode éprouvée pour extraire de manière efficace et fiable des composés actifs, notamment des composés végétaux/médicinaux, de l’huile, des protéines et des composés bioactifs (par exemple flavones, composés polyphénoliques, anthocyanine, arômes), à partir de matières végétales, de plantes herbacées, de fleurs et de graines.
Pour l’extraction par ultrasons, des ondes ultrasonores puissantes sont couplées au mélange matière végétale-solvant afin de provoquer une cavitation acoustique. La cavitation acoustique est décrite comme la formation, la croissance et l’effondrement implosif de bulles dans les liquides sous l’effet des ultrasons.
« Pendant la cavitation, l’effondrement des bulles produit un échauffement local intense et des pressions élevées, sur des durées très courtes. Dans les nuages de bulles en cavitation, ces points chauds présentent des températures équivalentes d’environ 5000 K, des pressions d’environ 1000 atmosphères et des vitesses de chauffage et de refroidissement supérieures à 1010 K/s. Dans la cavitation d’une bulle unique, les conditions peuvent être encore plus extrêmes. La cavitation peut donc créer des conditions physiques et chimiques extrêmes dans des liquides par ailleurs froids. Si des liquides contenant des solides sont irradiés par des ultrasons, des phénomènes apparentés peuvent se produire. À proximité d’une surface solide étendue, l’effondrement des cavités devient non sphérique, ce qui projette des jets de liquide à grande vitesse sur la surface solide. Ces jets et les ondes de choc associées peuvent causer des dommages superficiels importants et exposer des surfaces nouvelles fortement échauffées. De plus, des collisions entre particules à grande vitesse se produisent pendant l’irradiation ultrasonore de suspensions liquide-poudre, sous l’effet de la cavitation et des ondes de choc qu’elle crée dans ces suspensions. Les collisions qui en résultent peuvent induire des changements considérables de la morphologie, de la composition et de la réactivité des surfaces. » [Suslick 2001: 2f.]
Ces conditions intenses de cavitation ultrasonore ont plusieurs effets sur la matière végétale et son extractibilité :
- dépassement de la sélectivité de la membrane cellulaire
- augmentation du transfert de matière entre l’intérieur de la cellule et le solvant environnant
- rupture des cellules
- libération de matière intracellulaire
Cela fait de la sonication une méthode d’extraction très efficace. Grâce aux forces mécaniques intenses, il est souvent possible d’utiliser des solvants verts et doux comme l’eau, l’éthanol, etc.
L’extraction par ultrasons raccourcit le temps d’extraction et permet de réduire la quantité de solvant utilisée et/ou d’utiliser des solvants plus doux. L’extraction par ultrasons permet ainsi d’obtenir des taux d’extraction supérieurs et des extraits plus sains. Cela tient aux caractéristiques de son fonctionnement à basse température, qui permettent à la fois de réduire les pertes de chaleur liées aux facteurs de température, d’éviter la vaporisation de substances à faible point d’ébullition et de préserver les substances biologiquement actives.
Un autre avantage de l’extraction par ultrasons réside dans sa simplicité et sa sécurité d’utilisation, ainsi que dans son application précisément contrôlable. En tant que méthode d’extraction non thermique, la sonication peut être réalisée à basse température afin d’éviter la dégradation des substances sensibles à la chaleur et thermolabiles.
Bibliographie/Références
- 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.
- Da Porto, C.; Natolino, A.; Decorate, D. (2015): Effect of ultrasound pre-treatment of hemp (Cannabis sativa L.) seed on supercritical CO2 extraction of oil. J Food Sci Technol 2015 Mar 25;52(3):1748-53.
- Karami, Z.; Yousefi, G.; Alipour, M.; Emam Djomeh, Z.(2013): Modeling and Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) of Oil from Cannabis with RSM.
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