Extraction par fluide supercritique améliorée par les ultrasons de puissance

L’extraction par ultrasons, seule ou combinée à d’autres méthodes d’extraction telles que l’extraction par solvant ou les extracteurs au CO₂ supercritique, est utilisée avec succès pour extraire le spectre complet des cannabinoïdes de la plante de cannabis (chanvre et marijuana). Dans la marijuana, le principal constituant cannabinoïde est le Δ9-tétrahydrocannabinol (Δ9-THC), aux effets psychotropes bien connus. D’autres cannabinoïdes importants, à activité psychotrope moindre ou nulle, se trouvent à la fois dans le chanvre et dans la marijuana ; ils comprennent l’acide cannabidiolique (CBDA), le cannabidiol (CBD), le cannabigérol (CBG), le cannabichromène (CBC), le cannabinol (CBN) et le cannabicyclol (CBL), ainsi que d’autres homologues associés en C19.

Extraction au CO₂ supercritique améliorée par ultrasons

La combinaison d’ultrasons de haute puissance et d’extracteurs à fluide supercritique (SFE) est une méthode très efficace et propre pour accélérer et améliorer les processus de transfert de masse. Le transfert de masse entre la matière première (par ex. des matières végétales telles que feuilles, fleurs, bourgeons, etc.) et le solvant (par ex. le CO₂supercritique) est le facteur limitant des processus d’extraction. En raison de ce transfert de masse limité, l’efficacité d’extraction est réduite. Pour compenser ce manque d’efficacité, il faut soit augmenter la durée d’extraction, soit sacrifier une partie du rendement d’extraction.
La sonication de haute puissance est une technologie éprouvée pour intensifier les réactions lentes en améliorant le transfert de masse entre deux phases. Grâce à des vibrations intenses, à des forces de cisaillement et à des turbulences d’agitation, les ultrasons de puissance exposent la matière première à extraire au solvant à un rythme nettement accru. Il en résulte des rendements d’extraction supérieurs et une durée d’extraction réduite. La sonication améliore l’efficacité d’extraction de tout type d’extracteur à fluide supercritique :

• en augmentant le rendement
• en raccourcissant la durée d’extraction
• en réduisant la pression requise
• en améliorant la capacité de production globale

L’amélioration du transfert de masse par ultrasons dans les processus d’extraction au CO2 supercritique peut être facilement réalisée en intégrant une sonde à ultrasons haute performance, telle qu’une Cascatrode, dans l’extracteur à fluide supercritique. Les sondes de Hielscher Ultrasonics (également appelées cornes à ultrasons ou sonotrodes) peuvent être raccordées au moyen d’une étanchéité à bride standard et sont compatibles avec les raccords swedge lock. L’installation et l’utilisation sont ainsi simples et sûres. Comme tous les ultrasonicateurs Hielscher, réputés pour leur robustesse et leur fonctionnement continu, un système une fois installé ne nécessite que peu d’entretien.

Extracteur à ultrasons intégré dans un système au CO2 supercritique pour améliorer le transfert de masse. Cela augmente le rendement d’extraction et réduit la durée et la température d’extraction.
figure et étude : Hu et al. 2007

Étude de cas : extraction au CO₂ supercritique améliorée par ultrasons

Extraction du gingembre : Balachandran et al. (2006) ont étudié l’efficacité de l’extraction au CO2 supercritique assistée par ultrasons au moyen d’un appareil Hielscher, l’ultrasonicateur UIP500hdT. Ils ont étudié l’influence des ultrasons sur l’extraction supercritique à partir de gingembre lyophilisé. « Le rendement en composés piquants du gingembre est considérablement accru sous l’influence des ultrasons, avec des améliorations allant jusqu’à 30% vers la fin de la période d’extraction. » (Balachandran et al. 2006)
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