Extraction hautement efficace du cannabidiol (CBD) à partir du cannabis
Les extracteurs à ultrasons Hielscher représentent la technique de pointe pour l’extraction fiable et efficace des huiles de chanvre et de CBD. L’ultrasonication est bien connue comme une technique d’extraction très puissante pour libérer des composés précieux des matières végétales. Par rapport à d’autres méthodes d’extraction telles que l’extraction au CO2 supercritique, la technique ultrasonore se distingue par son efficacité, sa simplicité d’utilisation et sa polyvalence.
Extraction par ultrasons
L’extraction par ultrasons est un procédé bien connu et établi de longue date pour extraire des composés précieux des matières végétales. La sonification est donc la technique idéale pour produire des huiles de CBD de haute qualité. Grâce à une cavitation ultrasonore contrôlable avec précision, les cellules végétales sont perforées et le solvant est poussé dans la cellule, où il absorbe des composés intracellulaires tels que les cannabinoïdes, les terpènes, les flavonoïdes, etc.
Un grand avantage de l’ultrasonication réside dans la plage de températures dans laquelle l’extraction peut être réalisée. L’extraction par ultrasons peut être effectuée avec de l’éthanol chaud/tiède jusqu’à de l’éthanol cryogénique (-70°C). Cela permet l’isolement ciblé des composés souhaités. La sonication dans l’éthanol cryogénique fournit principalement des cannabinoïdes et des terpènes, tandis qu’une extraction à l’éthanol tiède/chaud aboutit à une grande variété de composés phytochimiques (p. ex. aldéhydes, esters, éthyles, cétones). Les extraits à spectre complet contiennent la multitude de cannabinoïdes, de terpènes et d’autres composés phytochimiques. Selon l’effet d’entourage, les composés phytochimiques (p. ex. les cannabinoïdes) ont des effets synergiques et agissent ainsi mieux en association avec d’autres substances chimiques végétales. Cela signifie qu’une huile de CBD contenant du CBD ainsi que d’autres cannabinoïdes, terpènes et composés phytochimiques aura un impact thérapeutique nettement plus élevé qu’une huile de CBD ne contenant que du CBD. Toutefois, l’extraction de la chlorophylle est évitée, car elle donne à l’extrait un goût désagréable.
Étape par étape
- Extraction par ultrasons : L’extraction par ultrasons peut être facilement réalisée en mode batch ou en mode continu à flux traversant – selon votre volume de traitement. Le processus d’extraction est très rapide et fournit une grande quantité de composés actifs.
- Filtration : Filtrez le mélange plante-liquide à travers un filtre en papier ou un sac filtrant afin d’éliminer les parties végétales solides du liquide.
- Évaporation : Pour séparer l’huile de CBD du solvant, on utilise couramment un évaporateur rotatif. Le solvant, p. ex. l’éthanol, peut être récupéré et réutilisé.
- Nano-émulsification : Par sonication, l’huile de CBD purifiée peut être transformée en une nanoémulsion stable, qui offre une excellente biodisponibilité.
Téléchargez ici vos instructions détaillées étape par étape !
Taux d’extraction élevé
Les extracteurs à ultrasons de Hielscher peuvent être réglés avec précision sur des conditions d’extraction optimales – afin d’extraire la plus grande quantité et la meilleure qualité de votre matière première (feuilles, fleurs, tiges de cannabis, etc.). L’intensité des ultrasons est déterminante pour l’extraction de composés végétaux tels qu’une huile de CBD de haute qualité à partir du cannabis. Nos ultrasonicateurs UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt et UIP2000hdt sont équipés d’un contrôle précis de l’amplitude, d’un capteur de température et d’une commande de durée, afin de vous permettre de travailler dans des conditions optimales. L’écran tactile couleur et la commande via navigateur rendent l’utilisation et la surveillance simples et fiables.
Extraction de CBD par ultrasons en batch de 120L à partir du cannabis avec l’UIP2000hdT et un agitateur
UP400St pour l’extraction des cannabinoïdes à partir du cannabis
Solvants pour l’extraction par ultrasons
L’éthanol est largement utilisé comme solvant pour l’extraction des cannabinoïdes. Les ultrasonicateurs de Hielscher élargissent considérablement votre choix de solvants : mélange eau-éthanol, éthanol cryogénique, éthanol, alcool à haut degré (over-proof), glycérine, etc.
L’éthanol est un solvant très apprécié, car il dissout à la fois les substances polaires (hydrophiles) et non polaires (hydrophobes/lipophiles). Des mélanges éthanol/eau à différents ratios peuvent également être utilisés pour l’extraction par ultrasons. Les avantages de l’éthanol/eau comprennent des coûts réduits (grâce à une moindre quantité d’éthanol) et une sécurité accrue, le mélange étant moins inflammable. L’extraction par ultrasons avec de l’éthanol cryogénique (env. -70°C) donne un rendement et une qualité très élevés.
Utilisation simple et sûre
Nos appareils à ultrasons sont conçus pour une convivialité optimale, ce qui signifie que nos extracteurs à ultrasons peuvent être utilisés facilement et en toute sécurité. Nous sommes heureux d’assister nos clients lors de leur installation et de leur donner des recommandations concernant le réglage et les paramètres des ultrasons. Nous vous proposons l’appareil le plus adapté – pour le traitement en batch et en ligne.
Avantages par rapport à l’extraction au CO2
Les extracteurs au CO2 supercritique sont coûteux à l’achat et à l’exploitation. L’utilisation de l’extraction au CO2 est compliquée et requiert un expert qui sait quelles pressions et températures sont appropriées pour obtenir les cannabinoïdes et terpènes souhaités. Les pressions élevées et les températures élevées contribuent de manière significative à l’augmentation des coûts par rapport à l’extraction liquide conventionnelle. En comparaison, l’extraction par ultrasons est peu coûteuse à l’achat et à l’exploitation et fournit des rendements élevés en extraits, obtenus en quelques minutes. Comme la sonication s’effectue à pression ambiante (ou légèrement élevée) et à basse température, l’extraction par ultrasons est simple et sûre à mettre en œuvre. Les sonicateurs Hielscher sont reconnus et privilégiés pour leur taux d’extraction élevé, leur compatibilité avec divers solvants, leur facilité d’utilisation et leur évolutivité linéaire.
Nanoémulsions
Afin d’obtenir une biodisponibilité élevée et des effets optimaux du CBD, les gouttelettes d’huile de CBD doivent être administrées sous forme nanométrique.
L’atout des sonicateurs Hielscher réside dans leur utilisation polyvalente : nos systèmes à ultrasons peuvent être utilisés pour l’extraction du cannabis ET pour la production de nanoémulsions. Vous n’avez besoin d’acheter qu’un seul appareil pour extraire le CBD du cannabis, puis transformer l’huile de CBD en une nanoémulsion stable et hautement biodisponible.
Cliquez ici pour en savoir plus sur la nanoémulsification du CBD par ultrasons !
Systèmes à ultrasons de haute puissance, du laboratoire à l’échelle pilote et industrielle.
Extracteurs à ultrasons haute performance
Hielscher Ultrasonics fournit des équipements d’extraction par ultrasons pour l’extraction du cannabis et l’émulsification de nanoformulations.
Outre leur contrôlabilité précise et leur convivialité, tous nos appareils à ultrasons sont conçus pour un fonctionnement 24/7. Nos systèmes sont capables de fournir des amplitudes allant de faibles à très élevées. Pour l’extraction des cannabinoïdes et des terpènes, nous proposons des sonotrodes à ultrasons spéciales (également appelées sondes ou cornes à ultrasons), optimisées pour l’isolement délicat de substances actives de haute qualité. Tous nos systèmes peuvent être utilisés pour l’extraction puis l’émulsification ultérieure des cannabinoïdes.
La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants.
Contactez-nous dès aujourd’hui ! Nous serons heureux de vous recommander la configuration à ultrasons la plus adaptée à vos besoins d’extraction !
- Extraits de haute qualité
- Extraction plus complète
- Taux d’extraction élevé
- Extrait à spectre complet
- Utilisation de divers solvants
- Non toxique
- Méthode non thermique (à froid)
- Processus d’extraction rapide
- Sûr et facile à utiliser
- Évolutivité linéaire
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.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Faits à connaître
Avantages de l’extraction par ultrasons
L’extraction par ultrasons repose sur le principe de la cavitation acoustique. La cavitation se produit sous l’effet des ultrasons de haute performance dans un liquide et se caractérise par des effets mécaniques à forte densité énergétique, qui ont lieu dans ce que l’on appelle des points chauds (hot-spots).
Extraction par ultrasons – effets de la cavitation
Lorsque des ondes ultrasonores de puissance sont couplées dans un liquide (p. ex. une suspension constituée de matière végétale dans un solvant), les ondes ultrasonores se propagent à travers le liquide en provoquant une alternance de cycles de haute pression / basse pression. Pendant les cycles de basse pression, de minuscules bulles de vide (appelées bulles de cavitation) se forment et grossissent au fil de plusieurs cycles de pression. À une certaine taille, lorsque les bulles ne peuvent plus absorber d’énergie, elles implosent violemment pendant un cycle de haute pression. L’implosion des bulles se caractérise par d’intenses forces de cavitation, notamment des micro-turbulences et des jets de liquide atteignant des vitesses allant jusqu’à 100m/s. Ces effets de cisaillement dus à la cavitation sont également appelés effets sonomécaniques. L’extraction par ultrasons de molécules bioactives est principalement due aux effets sonomécaniques :
Les conditions extraordinaires de la cavitation ultrasonore perforent et/ou rompent les parois et membranes cellulaires et permettent une meilleure pénétration du solvant dans l’échantillon. L’extraction par ultrasons permet donc un isolement très rapide des composés – surpassant les méthodes d’extraction conventionnelles grâce à un temps de traitement plus court, un rendement plus élevé et des températures plus basses. En tant que traitement (sono-)mécanique doux, l’extraction par ultrasons empêche la dégradation thermique des composés bioactifs et surpasse d’autres techniques telles que l’extraction conventionnelle par solvant, l’hydrodistillation ou l’extraction Soxhlet, connues pour détruire les molécules sensibles à la chaleur. Ces avantages font de l’extraction par ultrasons la technique privilégiée pour la libération de composés actifs thermosensibles à partir de matières végétales.
L’extraction par ultrasons est donc la technique privilégiée pour extraire des molécules bioactives telles que les polyphénols, les terpènes, les huiles essentielles et les cannabinoïdes à partir des matières végétales.
Les conditions extraordinaires de la cavitation ultrasonore perforent et/ou rompent les parois et membranes cellulaires et permettent une meilleure pénétration du solvant dans l’échantillon. L’extraction par ultrasons permet donc un isolement très rapide des composés – surpassant les méthodes d’extraction conventionnelles grâce à un temps de traitement plus court, un rendement plus élevé et des températures plus basses. En tant que traitement mécanique doux, l’extraction par ultrasons empêche la dégradation thermique des composés bioactifs et surpasse d’autres techniques telles que l’extraction conventionnelle par solvant, l’hydrodistillation ou l’extraction Soxhlet, connues pour détruire les molécules sensibles à la chaleur. Ces avantages font de l’extraction par ultrasons la technique privilégiée pour la libération de composés actifs thermosensibles à partir de matières végétales.
Extraction par ultrasons à partir de cellules végétales : la coupe transversale microscopique (TS) montre les mécanismes d’action lors de l’extraction par ultrasons à partir de cellules (grossissement 2000x) [source : Vilkhu et al. 2011]
Cannabinoïdes
Les cannabinoïdes sont des composés naturels présents dans la plante Cannabis sativa. La plante de cannabis contient plus de 480 composés différents. Le cannabis (également appelé marijuana) est une plante médicinale extraordinairement puissante. Parmi la grande variété de composés thérapeutiquement actifs, 85 composés phytochimiques sont désignés comme cannabinoïdes (et d’autres pourraient être détectés). Le CBD et le THC (tétrahydrocannabinol / Δ9-THC) sont les cannabinoïdes les plus connus. La principale caractéristique distinctive est que le CBD est non psychotrope, tandis que le THC présente des effets psychoactifs.
Les cannabinoïdes sont consommés à des fins récréatives et médicales.
Données pharmacocinétiques du CBD :
biodisponibilité – orale : 13–19%, inhalée : 11–45% (moyenne 31%)
demi-vie d’élimination : 9 heures
Aux États-Unis, les produits à base de CBD contenant moins de .03% de THC, extraits des graines ou des tiges de chanvre industriel, sont légaux au niveau fédéral et peuvent être achetés légalement dans tous les États, indépendamment de leurs lois sur la marijuana.
Données pharmacocinétiques du THC :
biodisponibilité – orale : 6–20%, inhalée : 10–35%
demi-vie d’élimination : 1,6–59 heures, 25–36 heures (dronabinol administré par voie orale)
Nanoformulations
Les nano-cannabinoïdes sont des huiles de cannabis formulées en une émulsion huile-dans-eau de taille nanométrique, qui offre une biodisponibilité élevée (absorption plus rapide et effets sur la santé accrus) et peut donc être administrée à plus faible dose. En outre, les nanoémulsions de cannabis peuvent être facilement incorporées dans des produits médicaux, des boissons, des produits comestibles et des produits cosmétiques (p. ex. crèmes, lotions). Les nanoémulsions étant souvent translucides, elles peuvent être facilement formulées dans d’autres produits sans en altérer l’aspect.
Pour obtenir une nanoémulsion de haute qualité, la taille des gouttelettes et l’indice de polydispersité (PDI) sont des facteurs importants qui influencent considérablement la stabilité de la nanoémulsion. Un indice de polydispersité élevé indique la présence de grosses gouttelettes, qui déstabilisent l’émulsion par coalescence et mûrissement d’Ostwald. Une distribution de taille des gouttelettes petite et étroite est donc un facteur important de stabilité et d’une durée de conservation plus longue de l’émulsion (nano- / micro-).
Nanoémulsions de cannabis : Pour les nanoémulsions d’huile de chanvre ou de CBD, l’huile de chanvre / de CBD est mélangée à une huile de qualité alimentaire de haute qualité. Les huiles végétales typiques sont l’huile MCT, l’huile de coco, l’huile d’avocat, l’huile d’olive, l’huile de lin, l’huile d’amande douce et l’huile de noix. Comme émulsifiants (tensioactif, agent mouillant, stabilisant), le polysorbate 80, la lécithine, les saponines de quillaja, la lécithine de soja et l’écorce de bois de Panama (soap bark) ont été utilisés avec succès. De la gomme xanthane, de la pectine ou des protéines de lactosérum peuvent en outre être ajoutées pour améliorer la rhéologie et la stabilité de l’émulsion.
Extraction au CO2
L’extraction au CO2 peut être réalisée de deux manières : extraction supercritique et extraction sous-critique. Lorsque le CO2 est utilisé comme solvant, il présente des caractéristiques différentes qui dépendent de son état fluide. Le CO2 sous-critique désigne le CO2 à l’état compris entre 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) et à une pression comprise entre 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). À cette température et à cette pression, le CO2 se comporte comme un fluide épais. Lorsque les conditions de température et de pression augmentent et dépassent la température critique (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) et la pression critique (72,9atm, 7,39MPa, 1 071psi), le CO2 se dilate dans le récipient comme un gaz, mais avec une densité semblable à celle d’un liquide. C’est ce que l’on appelle le dioxyde de carbone supercritique (sCO2 ou SC-CO2)).
L’extraction au CO2 sous-critique utilise une basse température et une basse pression et prend donc plus de temps. L’extraction au CO2 sous-critique donne des rendements plus faibles et pourrait conserver certains terpènes et huiles. Pour l’extraction au CO2 supercritique, des températures et des pressions plus élevées sont appliquées, ce qui peut endommager les terpènes et d’autres composés phytochimiques. Pour les extractions au CO2 supercritique, un procédé en aval – appelé winterisation – est nécessaire pour éliminer les composés indésirables tels que les lipides et la chlorophylle. Lors de l’étape de winterisation, l’extrait brut est congelé dans l’éthanol afin de séparer les cannabinoïdes et terpènes purs des autres sous-produits entraînés lors de l’extraction.