Extraction ultrasonique utilisant le chanvre comme matière première
- Pour la plante cannabis sativa, on distingue deux espèces : la marijuana et le chanvre.
- Les ultrasons sont bien connus comme méthode supérieure pour isoler les cannabinoïdes de la marijuana et du chanvre.
Extraction ultrasonique de cannabinoïdes
La technologie d'extraction par ultrasons est très efficace pour libérer les composés actifs (c'est-à-dire les cannabinoïdes (CBDTHC, CBG), huiles essentielles, terpènes ) à partir du matériel végétal tel que les bourgeons, les feuilles et les tiges.
L'extraction par ultrasons est plus performante que les techniques d'extraction conventionnelles en raison de divers avantages :
L'extraction assistée par ultrasons (UAE) est bien connue comme une technique d'intensification du processus, qui améliore le transfert de masse et libère des rendements plus élevés de composés bioactifs tels que les cannabinoïdes, les terpènes, etc.
L'extraction par ultrasons produit des extraits de haute qualité, car elle ne nécessite pas l'utilisation de solvants agressifs et toxiques pour libérer les cannabinoïdes. L'extraction par ultrasons peut être réalisée avec de l'eau, un mélange eau-alcool, de l'alcool ou de l'huile (olive, noix de coco) comme solvants, par exemple. L'extraction assistée par ultrasons (UAE) est donc nettement plus respectueuse de l'environnement.
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Les conditions d'extraction douces des ultrasons permettent d'obtenir un extrait qui présente les mêmes propriétés que la matière première (chanvre, marijuana, etc.), mais en les intensifiant, et qui offre des effets supérieurs sur la santé, le goût et l'odorat.
Les extracteurs à ultrasons Hielscher peuvent être contrôlés avec précision. Le contrôle total des paramètres du processus, tels que l'intensité et la température, permet d'obtenir une qualité d'extraction exceptionnellement élevée. La sonication étant une méthode de traitement non thermique, la dégradation thermique des composants sensibles à la chaleur est évitée. Les températures d'extraction comprises entre 0 et 60 °C sont optimales pour obtenir des extraits de qualité supérieure.
Un autre avantage de l'extraction par ultrasons est la rapidité du processus : L'ensemble du processus d'extraction ne prend que quelques minutes pour libérer les cannabinoïdes des cellules de la plante, alors que d'autres techniques d'extraction nécessitent des heures, voire des jours de traitement.
Les coûts d'investissement et d'exploitation sont minimes par rapport à d'autres extracteurs, tels que les extracteurs au CO2 supercritique. Les systèmes d'extraction par ultrasons offrent un retour sur investissement très rapide.

UP400St pour l'extraction de cannabinoïdes du chanvre
- 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
Chanvre et marijuana
Le cannabis est une famille de plantes qui peut être classée comme suit C. Indica et C. Sativa. Le chanvre et la marijuana sont des espèces de Cannabis Sativa.
Si l'on compare le chanvre à la marijuana, la différence est énorme : alors que le chanvre contient une très faible concentration de THC (0,3 % ou moins), la marijuana est abondante en THC, avec des concentrations comprises entre 15 % et 40 %.
C'est pourquoi, jusqu'à récemment, le chanvre était cultivé principalement à des fins industrielles. Aujourd'hui, le chanvre est également apprécié pour sa teneur en CBD. Le CBD est un cannabinoïde non psychoactif qui possède des propriétés anti-inflammatoires et anxiolytiques. La marijuana est principalement cultivée pour sa teneur en THC, qui est utilisé à des fins récréatives et médicinales.
L'huile de chanvre et le CBD, le principal cannabinoïde présent dans le chanvre, sont des substances prometteuses qui sont administrées pour aider à traiter des problèmes médicaux tels que l'anxiété, l'inflammation chronique, les maladies auto-immunes, la douleur, les maux de tête et la migraine, les troubles gastro-intestinaux, entre autres.

Le sonicateur à sonde UP400St est un extracteur à ultrasons populaire utilisé pour isoler le CBD, le THC, le CBG, le CBN, d'autres canabinoïdes ainsi que les terpènes du chanvre et de la marijuana.
Extracteurs ultrasoniques à haute performance
Hielscher Ultrasonics propose petit, de taille moyenne et Industriel des processeurs à ultrasons, qui peuvent fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. En fonction de votre matière première et du volume de traitement, nous sommes en mesure de vous proposer un système d'extraction par ultrasons adapté à vos besoins. Vous pouvez choisir entre l'extraction par lots et l'extraction en continu. La mise à l'échelle ultérieure vers des capacités de traitement plus importantes peut être facilement réalisée car les procédés à ultrasons peuvent être mis à l'échelle de façon linéaire.
Les systèmes pilotes et industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées – permettant de traiter des amplitudes allant jusqu'à 200µm de manière fiable et continue, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. La robustesse des sonicateurs Hielscher permet de travailler dans des conditions difficiles et dans des environnements exigeants.
En tant que fabricant expérimenté de longue date d'extracteurs ultrasoniques de grande puissance, Hielscher est votre partenaire fiable pour une extraction sophistiquée. Nous consulter et assistons nos clients grâce à nos connaissances et les guidons depuis les tests de faisabilité jusqu'à l'installation industrielle.
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Installation du Hielscher UIP4000hdT, un extracteur à ultrasons de 4kW, pour l'extraction industrielle.
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.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Qu'il faut savoir
L'extraction par ultrasons est devenue la technique la plus efficace et la plus conviviale pour l'extraction de composés bioactifs à partir de plantes. L'exemple le plus marquant d'une extraction réussie pourrait être l'isolement du CBD et d'autres cannabinoïdes du cannabis.
Méthodes d'extraction ultrasoniques et conventionnelles
Le trempage dans l'éthanol est une méthode simple, mais elle prend beaucoup de temps, la capacité du processus est limitée et les coûts des solvants et de l'énergie sont élevés. Les solvants résiduels dans le produit final interfèrent avec l'objectif de produire un extrait de haute qualité.
L'extraction à l'aide d'un système fermé d'hydrocarbures nécessite l'utilisation de combustibles fossiles, de sorte que des substances cancérigènes comme le benzène peuvent se retrouver dans le produit final.
Les systèmes d'extraction de CO2 supercritique sont très coûteux en termes d'investissement et de consommation d'énergie. Les extracteurs de CO2 supercritique nécessitent un personnel bien formé pour leur fonctionnement, car les systèmes de CO2 sous haute pression sont dangereux à utiliser. Les fuites de CO2 peuvent entraîner la mort par asphyxie des travailleurs présents.
L'extraction à l'eau critique est une alternative respectueuse de l'environnement, qui est lente et ne libère qu'une petite fraction des composés bioactifs.
extraction par ultrasons
L'extraction par ultrasons est une technique d'extraction intensive qui peut être utilisée en combinaison avec eau (sans solvant) ainsi qu'avec solvants tels que l'éthanol, l'éthanol-eau, la glycérine, le méthanol, les huiles végétales ou d'autres solvants au choix. L'extraction par ultrasons favorise le transfert de masse de sorte que des rendements d'extraits de 95-99% peuvent être obtenus. La sonication peut être facilement mise à l'échelle et permet d'obtenir des extraits de haute qualité.
Un petit extracteur à ultrasons tel que l'UP400St (400W) est capable de traiter un lot allant jusqu'à 10 litres en 5 à 15 minutes (en fonction des paramètres du processus tels que la matière première (fraîche ou séchée ; bourgeons, feuilles, tiges), le solvant, la température).
Le puissant extracteur à ultrasons de 2kW UIP2000hdT peut fonctionner comme un système en ligne. En mode "flow-through", le UIP2000hdT traite facilement de 200 à 800L/h (également en fonction des paramètres du processus).
Le coût d'investissement d'un processeur à ultrasons est faible par rapport à celui d'un extracteur de CO2. Les coûts énergétiques liés au fonctionnement sont également négligeables. Les extracteurs à ultrasons sont très sûrs, faciles à nettoyer et nécessitent très peu d'entretien.
le cannabis
Les composés bioactifs de la plante de cannabis (chanvre et marijuana) ont fait l'objet d'une grande attention dans un passé proche. Le cannabidiol (CBD), en particulier, présente de nombreux avantages pour la santé, qui vont de la lutte contre le cancer et des propriétés anti-inflammatoires au soulagement de la douleur et aux effets antidépresseurs. Outre le cannabidiol, la plante de cannabis contient de nombreux autres cannabinoïdes tels que le THC (tétrahydrocannabinol), le cannabinol (CBN), le cannabigérol (CBG), le cannabichromène (CBC) et le cannabinodiol (CBND). Les cannabinoïdes ont montré un immense potentiel thérapeutique et font l'objet de nombreuses recherches.
L'interaction entre les différents cannabinoïdes et d'autres composés bioactifs tels que les terpènes, les polyphénols, les flavonoïdes et les alcaloïdes semble avoir des effets encore plus bénéfiques sur la santé. L'interaction entre les différents terpènes, les différents cannabinoïdes et d'autres composés végétaux est appelée “effet d'entourage”. En raison de ces effets d'entourage, les extraits à spectre complet, qui peuvent être obtenus avec succès par extraction assistée par ultrasons (AAU), sont connus pour leurs effets thérapeutiques exceptionnels.
Terpènes de cannabis
Les terpénoïdes sont des composants d'huiles essentielles que l'on trouve dans les plantes. La plante de cannabis est très riche en terpènes. Dans le cannabis, les terpènes sont fabriqués dans les trichomes de la plante. Les trichomes sont des cristaux brillants et collants qui adhèrent aux feuilles et aux bourgeons. Ces trichomes constituent le mécanisme de défense naturel de la plante de cannabis, qui protège la plante contre les insectes et les animaux. En raison de l'odeur parfumée, les terpènes agissent comme un répulsif. Pour nous, humains, la caractéristique la plus visible des terpènes de cannabis est leur odeur. Ces terpènes contribuent aux nombreux bienfaits de la plante de cannabis (chanvre et marijuana) pour la santé.
Outre leur arôme et leur parfum, les molécules de terpène sont de puissantes substances botaniques qui offrent divers avantages médicaux.
La marijuana et le chanvre du genre Cannabis Sativa contiennent tous deux une quantité exceptionnelle de terpénoïdes et plus de 100 types différents de ces substances.
Chaque terpène possède des propriétés uniques qui vont de la sédation à l'apaisement. Par exemple, le nérolidol a des effets sédatifs et anti-anxiété, le linalol aide à gérer les symptômes de l'anxiété et de l'arthrite, tandis que le myrcène est connu pour soulager les douleurs chroniques. Les terpènes β-Myrcène, Ɣ-pinène et humulène réduisent l'inflammation et ont des effets analgésiques.
Plusieurs terpènes sont propres au cannabis, mais beaucoup de ceux que l'on trouve dans le cannabis sont également présents dans d'autres plantes. Le caryophyllène se trouve par exemple dans les légumes à feuilles vertes, houblon ainsi que dans le romarin et l'origan. Le limonène est le principal terpène présent dans les agrumes tels que le citron et l'orange.
L'effet Entourage
Chaque terpène est connu pour ses effets thérapeutiques spécifiques. Cependant, les terpènes et d'autres composés botaniques tels que les polyphénols et les flavonoïdes sont connus pour présenter des effets synergiques exceptionnels, qui se traduisent par une meilleure symbiose entre les cannabinoïdes. Cette interaction entre divers composés bioactifs est connue sous le nom de “effet d'entourage“.
L'effet d'entourage rend les terpènes plus biodisponibles et aide le corps à absorber les cannabinoïdes plus efficacement.
Types de composés bioactifs
Le nombre, la concentration et la variété des composés bioactifs sont responsables des propriétés médicinales d'un extrait botanique. Ces composés bioactifs sont synthétisés en tant que métabolites secondaires, qui ne contribuent pas à la croissance ou à la photosynthèse des plantes. Cependant, ils sont cruciaux pour les plantes’ La survie et l'interaction avec l'environnement. Les composés bioactifs botaniques peuvent être classés en trois catégories : les terpènes et les terpénoïdes, les alcaloïdes et les composés phénoliques. Les composés phénoliques constituent le groupe de métabolites secondaires le plus largement répandu dans le règne végétal et sont bien connus et appréciés pour leurs effets antioxydants. Une autre classe importante de composés phénoliques de faible poids moléculaire est celle des flavonoïdes, qui présentent également des effets antioxydants très importants.
La gamme des composés phénoliques comprend les acides phénoliques tels que les acides benzoïques et hydroxycinnamiques, les flavonoïdes tels que les flavones et les flavonols, les lignanes et les stilbènes. Un extrait à spectre complet (par exemple, obtenu par extraction par ultrasons du cannabis) comprend tous ces différents composés botaniques, qui présentent les effets les plus variés sur la santé.
Principe de fonctionnement de l'extraction par ultrasons
L'extraction par ultrasons est basée sur des ondes acoustiques (ultrasons) couplées à un milieu liquide. Les ondes ultrasonores intenses génèrent des cycles haute pression / basse pression. En raison des différences de pression lors de la propagation des ondes ultrasonores dans le liquide, des bulles de cavitation apparaissent. L'implosion de ces bulles de cavitation crée des conditions de densité énergétique.

L'extraction par ultrasons de composés actifs et d'huiles essentielles est basée sur le principe de fonctionnement suivant cavitation acoustique. La figure ci-dessus montre l'effet de l'effondrement d'une bulle de cavitation et la libération d'huile essentielle à partir de la matière végétale qui en résulte.
source : Altaf et al. 2018
Les conditions à proximité des bulles de cavitation en implosion peuvent être extrêmes – produisant des températures allant jusqu'à 4500°C et des pressions allant jusqu'à 100 MPa. L'imlosion et les différences de pression qui en résultent entraînent des forces de cisaillement et des turbulences très élevées dans le point chaud de la cavité. La combinaison de ces facteurs de pression différentielle, de chaleur différentielle et de cisaillement favorise le transfert de masse et donc les processus d'extraction. Sous l'effet des forces de cavitation ultrasoniques intenses, les cellules (par exemple de plantes, de bactéries ou de tissus) sont perturbées et les matières intracellulaires (telles que les huiles, les lipides, les protéines et les composés actifs) sont libérées dans le solvant environnant.
L'extraction par ultrasons est donc la méthode privilégiée pour intensifier les processus d'extraction.