Extraction rapide et simple du cannabis par ultrasons
Extrayez plus rapidement les cannabinoïdes, les terpènes et d'autres composés précieux du cannabis grâce aux systèmes d'extraction par ultrasons Hielscher. Les ultrasons de forte puissance intensifient le transfert de masse, rompent les parois cellulaires des plantes 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.
Équipement d'extraction du cannabis par ultrasons pour des rendements plus élevés et un traitement plus rapide
Que vous élaboriez un protocole de laboratoire, validiez un procédé pilote ou passiez à la production industrielle, les ultrasonateurs Hielscher vous permettent de contrôler avec précision l'amplitude, la température, la pression, le temps de séjour et les conditions de solvant. L'extraction par ultrasons s'impose ainsi comme un choix fiable pour obtenir des extraits de cannabis et de chanvre reproductibles, avec des temps de traitement courts et un débit évolutif.
Pourquoi les transformateurs choisissent l'extraction par ultrasons Hielscher :
- Une extraction plus rapide des cannabinoïdes et des terpènes
- Une grande efficacité d'extraction et une qualité de produit constante
- Traitement doux et non thermique pour les composés thermosensibles
- Compatible avec les solvants d'extraction courants, notamment l'éthanol et les huiles de support
- Passage aisé de l'échelle du laboratoire à la production industrielle à grande échelle
- Conseil en procédés, études de faisabilité et assistance à l'installation par les ingénieurs de Hielscher
Indiquez-nous votre matière première, votre solvant, la taille de votre lot ou votre débit, ainsi que l'extrait souhaité. Nous vous recommanderons une configuration ultrasonique adaptée et les paramètres de traitement adaptés à votre application.
Sonicator UP400St pour l'extraction du cannabis
| méthode | Défis et préoccupations | Avantages de l'extraction par ultrasons |
|---|---|---|
| Macération | Temps de traitement long | Un transfert de masse plus rapide et une extraction plus courte |
| Soxhlet | Exposition à la chaleur et demande en solvants | Extraction plus douce, à basse température |
| CO2 supercritique | Coûts d'investissement et limites de capacité | Peut être combiné ou installé a posteriori pour améliorer l'extraction |
| extraction de l'éthanol | Rendement, vitesse, préservation des terpènes | Une meilleure désintégration cellulaire et des paramètres reproductibles |
Ultrasons Hielscher pour l'extraction du cannabis – Une efficacité scientifiquement prouvée !
Casiraghi et ses collègues de l'université italienne de Milan 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 ultrasonique pour l'extraction des 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 ultrasonique Hielscher UP200Ht (voir photo à gauche) pour le processus d'extraction, et ils 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 moins laborieuse que les autres méthodes.
L'extraction a été réalisée en utilisant l'huile d'olive comme solvant. Le matériel végétal a été ajouté au solvant et sonifié pendant 10 minutes à 60% d'amplitude 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 pour obtenir un extrait concentré. La teneur en cannabinoïdes de l'extrait a ensuite été analysée par chromatographie liquide à haute performance (CLHP).
Dans l'ensemble, les résultats de cette étude ont montré que l'extraction ultrasonique des cannabinoïdes CBD et THC dans l'huile d'olive est une méthode efficace pour extraire les cannabinoïdes du matériel végétal de Cannabis sativa, avec des rendements et une pureté élevés.
L'un des avantages de l'extraction par ultrasons à l'aide de l'UP200Ht est qu'elle permet d'obtenir des rendements plus élevés de cannabinoïdes en moins de temps que les méthodes d'extraction traditionnelles. Les chercheurs ont également noté 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. En outre, l'extraction par ultrasons peut être facilement mise à l'échelle pour la production 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 ultrasonique utilisant l'UP200Ht est une méthode prometteuse pour l'extraction des 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 l'UP200ST.
(photo et étude : © Casiraghi et al., 2022)
Sonicateur industriel UIP2000hdT avec agitateur dans un tonneau pour l’extraction du cannabis à grande échelle
Conditions de sonication et d'extraction
Les extracteurs à ultrasons Hielscher vous permettent de contrôler entièrement tous les paramètres de processus pertinents, notamment l'amplitude, la durée de sonication, la pression, la température, le débit et la composition du solvant. Vous pouvez ainsi optimiser le processus d'extraction en fonction du rendement, du profil de l'extrait, du débit et des exigences des étapes de traitement en aval.
Processus de sonication du cannabis
L'extraction assistée par ultrasons est basée sur la répétition de cycles de haute pression et de basse pression. Ces cycles alternés de haute et basse pression de 20 000 fois par seconde de sonication créent des forces de cisaillement intenses et des jets de liquide. Ce stress extrême surmonte la sélectivité de la membrane, perfore et brise la paroi cellulaire et entraîne un transfert de masse élevé entre la cellule interne et le solvant environnant. L'extraction par ultrasons permet d'obtenir des rendements plus élevés et des durées d'extraction plus courtes. L'extraction par ultrasons étant un processus reproductible, les résultats de l'extraction peuvent être répétés pour obtenir une qualité d'extrait standardisée.
Les extracteurs à ultrasons de Hielscher vous permettent de contrôler entièrement les paramètres d'extraction importants. En ajustant l'amplitude, la durée, la pression et la composition du liquide, le résultat du processus d'extraction peut être contrôlé et reproduit avec précision.
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, qu'il s'agisse d'eau, de solvants ou d'huiles (par exemple : H₂O, CO₂, éthanol, méthanol, butane, propane, huile d'olive, huile de coco, etc.).
Parmi les solvants et les agents d'extraction courants, on trouve :
Pour les produits destinés à la consommation orale, on privilégie souvent les solvants de qualité alimentaire et les huiles de support. Pour les analyses et le contrôle qualité, on peut recourir à des solvants de laboratoire. Dans le cadre de l'extraction industrielle des cannabinoïdes, les procédés à base d'éthanol et de CO₂ constituent des choix courants. L'ultrasonication peut améliorer le transfert de masse dans bon nombre de ces systèmes de solvants et peut donc contribuer à réduire le temps d'extraction, à améliorer l'efficacité de l'extraction ou à favoriser la standardisation des procédés.
Température d'extraction
Dans de nombreux procédés d'extraction botanique, une extraction ultrasonique efficace est obtenue à des températures 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 chaleur, 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 cibles et des spécifications du produit final.
Les systèmes à ultrasons Hielscher peuvent être associés à des chemises de refroidissement, des échangeurs de chaleur et des réacteurs à température contrôlée afin de maintenir le processus d'extraction dans la plage de température souhaitée.
Méthodes d'extraction combinées – Synergies
L'intégration d'un ultrasonateur dans une installation d'extraction de cannabis existante peut contribuer à améliorer les performances d'extraction, à augmenter le débit, à réduire la durée de l'extraction ou à rendre le processus plus reproductible.
L'extraction par ultrasons peut être facilement combinée avec la pression, la chaleur, les conditions d'extraction supercritique ou l'extracteur Soxhlet afin d'améliorer les résultats et/ou d'adapter l'installation d'extraction à des exigences spécifiques. L'installation ultérieure d'un appareil à ultrasons dans une installation d'extraction de cannabis existante présente un intérêt particulier si la méthode d'extraction existante n'offre pas les performances et le rendement souhaités.
Les machines d'extraction existantes peuvent être facilement modernisées grâce à l'installation d'un extracteur à ultrasons. Nous serions ravis de vous aider dans l'évaluation des processus, le choix des équipements, la conception de l'installation et l'intégration dans vos lignes de production existantes.
En savoir plus sur l'extraction du CO2 supercritique améliorée par ultrasons !
Domaines d'application de l'extraction ultrasonique du cannabis
Grâce à un contrôle précis des processus et à une évolutivité linéaire, il est possible de transposer les paramètres d'extraction des essais en laboratoire à la production pilote, puis à la fabrication à grande échelle. Cela permet aux transformateurs de mettre au point une méthode d'extraction fiable, de la valider à petite échelle et de passer à une production à plus grande échelle en toute confiance.
Les cannabinoïdes, les terpènes et d'autres ingrédients actifs de la plante de cannabis sont extraits à des fins multiples. L'extraction par ultrasons est une méthode éprouvée pour obtenir des extraits de la plante de cannabis pour
- production médicale/pharmaceutique
- Produits du cannabis à usage récréatif
- production de produits nutraceutiques et alimentaires
- avant le traitement en aval, par exemple la nano-émulsification
- tests de puissance des médicaments
- analyse médico-légale/chimique
extracteurs à ultrasons – Pour les petites et grandes échelles
Hielscher Ultrasonics est votre partenaire pour les équipements d'extraction par ultrasons de haute performance. Que vous souhaitiez produire de petits lots d'extraits de CBD de haute qualité pour votre marque boutique ou traiter de grandes quantités de chanvre ou de marijuana à l'échelle industrielle, Hielscher Ultrasonics est votre partenaire pour des équipements d'extraction à ultrasons performants. – Hielscher Ultrasonics a l'équipement d'extraction par ultrasons idéal pour vous !
L'évolutivité linéaire et le contrôle précis des processus permettent d'obtenir des résultats fiables à tous les niveaux. En savoir plus sur la mise à l'échelle des procédés d'extraction par ultrasons !
Nous vous aidons : nos services de conseil & Service d'optimisation des processus
Hielscher Ultrasonics a une longue expérience du traitement par ultrasons et une connaissance approfondie des procédés d'extraction par ultrasons. Nous vous conseillons sur le choix de l'appareil le mieux adapté à votre procédé et vous expliquons comment utiliser nos appareils le plus efficacement possible. Nos ingénieurs sont disponibles pour des installations dans le monde entier.
Dans notre laboratoire de traitement par ultrasons entièrement équipé en Allemagne, notre équipe d'ingénieurs de procédés et de chimistes est en mesure de développer et d'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
- pas de produits chimiques dangereux/toxiques, pas d'impuretés
- faible coût
- Économe en énergie
- extraction verte : respectueuse de l'environnement
Qu'est-ce que l'extraction ultrasonique du cannabis ?
L'extraction ultrasonique du cannabis est une méthode d'extraction qui utilise des ultrasons de forte puissance pour libérer les cannabinoïdes, les terpènes et d'autres composés bioactifs contenus dans les matières végétales issues du cannabis ou du chanvre. La cavitation ultrasonique génère des forces de cisaillement intenses dans le liquide, ce qui rompt les cellules végétales et améliore le transfert de masse entre la matière végétale et le solvant.
En quoi les ultrasons améliorent-ils l'extraction des cannabinoïdes ?
Les ultrasons améliorent l'extraction des cannabinoïdes en brisant les parois cellulaires, en augmentant la pénétration du solvant et en accélérant la libération des composés de la matrice végétale. Cela permet de réduire la durée de l'extraction et d'améliorer son rendement par rapport aux méthodes passives plus lentes, telles que la macération.
Quels cannabinoïdes peut-on extraire par extraction ultrasonique ?
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, de la durée d'extraction et des conditions de traitement en aval.
L'extraction par ultrasons permet-elle de préserver les terpènes ?
Oui, l'extraction par ultrasons peut être réalisée à des températures basses et contrôlées, ce qui est utile lors du traitement de composés thermosensibles tels que les terpènes. Le contrôle de la température, les temps d'extraction courts et le choix d'un solvant adapté contribuent à préserver les composants volatils et sensibles de l'extrait.
Quels solvants peut-on utiliser pour l'extraction ultrasonique du cannabis ?
L'extraction ultrasonique du cannabis est compatible avec de nombreux solvants courants, notamment l'éthanol, les mélanges eau-éthanol, les huiles alimentaires telles que l'huile d'olive ou l'huile de coco, ainsi que d'autres solvants spécifiques au procédé. Le choix du solvant le plus approprié dépend du produit final souhaité, des exigences réglementaires, des étapes de transformation en aval et des composés cibles.
L'extraction par ultrasons est-elle adaptée à l'extraction du cannabis à l'éthanol ?
Oui, l'éthanol est couramment utilisé dans l'extraction ultrasonique du cannabis. La sonication permet d'optimiser l'extraction à l'éthanol en améliorant le contact entre le solvant et la matière végétale, en réduisant la durée de l'extraction et en garantissant des conditions de procédé reproductibles.
L'extraction ultrasonique du cannabis peut-elle être utilisée avec des huiles de support ?
Oui, les cannabinoïdes peuvent être extraits dans des huiles de support telles que l'huile d'olive ou l'huile de coco. Cela peut s'avérer utile pour les formulations dans lesquelles l'huile sert directement de milieu d'extraction ou fait partie de 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 tout de même être surveillée et contrôlée, l'effet d'extraction est principalement mécanique : cavitation, forces de cisaillement, fragmentation des particules et amélioration du transfert de masse.
Combien de temps dure l'extraction du cannabis par ultrasons ?
La durée d'extraction dépend du type de matière végétale, de la taille des particules, du solvant, de la température, de la concentration en matières solides, de l'amplitude ultrasonique et de la configuration de l'équipement. Dans de nombreuses applications, la sonication réduit considérablement la durée d'extraction par rapport à la macération classique.
L'extraction du cannabis par ultrasons peut-elle être adaptée à la production industrielle ?
Oui. L'extraction par ultrasons peut être adaptée aussi bien aux essais en laboratoire qu'à la production pilote et industrielle. Les ultrasonateurs Hielscher sont disponibles pour les essais en petits lots, le développement de procédés et la production en continu à grande échelle.
Quels sont les paramètres de procédé les plus importants dans l'extraction ultrasonique du cannabis ?
Parmi les paramètres importants, on peut citer l'amplitude ultrasonique, la durée de sonication, la température, la pression, le type de solvant, le rapport solvant/biomasse, la taille des particules, ainsi que les conditions de mélange ou d'écoulement. Un contrôle précis de ces paramètres permet d'obtenir une qualité d'extrait reproductible.
Peut-on intégrer l'extraction par ultrasons à une chaîne d'extraction de cannabis déjà en place ?
Oui. Les ultrasonicateurs peuvent souvent être intégrés aux systèmes d'extraction existants afin d'améliorer le transfert de masse, de réduire la durée du traitement ou d'augmenter le rendement d'extraction. Le meilleur concept d'intégration dépend de la méthode d'extraction actuelle, de la gestion des solvants, du débit et de l'espace disponible pour le processus.
Quel ultrasonateur Hielscher convient à l'extraction du cannabis ?
Le choix de l'ultrasonateur approprié dépend de la taille du lot, du débit, du solvant, du type de matière végétale et de l'objectif de production. Les appareils de petite taille conviennent aux essais de faisabilité et à l'élaboration de protocoles à l'échelle du laboratoire, tandis que les ultrasonateurs industriels de la série UIP sont conçus pour l'extraction à l'échelle pilote et industrielle.
Comment choisir le bon équipement d'extraction par ultrasons ?
Pour choisir la configuration adaptée, précisez le type de biomasse, les cannabinoïdes ou terpènes ciblés, le solvant, la taille du lot 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 processus en fonction de ces exigences.
Informations générales sur l'extraction par ultrasons
Les ultrasons de puissance sont une méthode éprouvée pour l'extraction efficace et fiable des composés actifs, y compris les composés végétaux/médicinaux, l'huile, les protéines et les substances bioactives (par exemple, les flavones, les polyphénols, les anthocyanes, les arômes) des plantes, des herbes, des fleurs et des graines.
Pour l'extraction par ultrasons, de puissantes ondes ultrasonores sont couplées au mélange plante-solvant, ce qui provoque une cavitation acoustique. La cavitation acoustique est décrite comme la formation, la croissance et l'effondrement implosif de bulles dans les liquides, provoqués par les ultrasons.
“Lors de la cavitation, l'effondrement des bulles produit un chauffage local intense et des pressions élevées, avec des durées de vie très courtes. Dans les nuages de bulles en cavitation, ces points chauds ont des températures équivalentes d'environ 5 000 K, des pressions d'environ 1 000 atmosphères et des vitesses de chauffage et de refroidissement supérieures à 1010 K/s. Dans la cavitation d'une seule bulle, 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 similaires peuvent se produire. À proximité d'une surface solide étendue, l'effondrement de la cavité devient non sphérique, ce qui entraîne des jets de liquide à grande vitesse dans la surface solide. Ces jets et les ondes de choc associées peuvent causer des dommages substantiels à la surface et exposer des surfaces fraîches et fortement chauffées. En outre, des collisions interparticulaires à grande vitesse se produisent lors de l'irradiation ultrasonique de suspensions liquide-poudre par le biais de la cavitation et des ondes de choc qu'elle crée dans ces boues. Les collisions qui en résultent sont capables d'induire des changements spectaculaires dans la morphologie, la composition et la réactivité de la surface.” [Suslick 2001 : 2f.]
Ces conditions intenses de cavitation ultrasonique ont plusieurs effets sur les matières végétales et leur extractibilité :
- surmonter la sélectivité de la membrane cellulaire
- transfert de masse accru entre l'intérieur de la cellule et le solvant environnant
- rupture de cellules
- libération de matériel intracellulaire
La sonication est donc une méthode d'extraction très efficace. En raison des forces mécaniques intenses, il est souvent possible d'utiliser des solvants verts et doux tels que l'eau, l'éthanol, etc.
L'extraction par ultrasons raccourcit le temps d'extraction et permet une utilisation réduite et/ou plus douce des solvants. En d'autres termes, l'extraction par ultrasons permet d'obtenir des taux d'extraction plus élevés et de produire des extraits plus sains. Cela est dû aux caractéristiques de son fonctionnement à basse température, à la fois pour réduire la perte de chaleur causée par les facteurs de température, mais aussi pour éviter la vaporisation des substances en raison de leur point d'ébullition bas et pour maintenir les substances biologiques actives.
Un autre avantage de l'extraction par ultrasons réside dans son utilisation simple et sûre et dans son application contrôlable avec précision. En tant que méthode d'extraction non thermique, la sonication peut être effectuée à basse température, ce qui permet d'éviter la dégradation des substances thermosensibles et thermolabiles.
Littérature/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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