Extraction par ultrasons à partir de chanvre comme matière première

• 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)
• Procédé d’extraction rapide
• Sûr et facile à utiliser
• Mise à l’échelle linéaire

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Informations utiles

L’extraction par ultrasons s’est imposée comme la technique la plus efficace et la plus facile à utiliser pour extraire des composés bioactifs de matières végétales. L’exemple le plus marquant d’extraction réussie est peut-être l’isolement du CBD et d’autres cannabinoïdes à partir du cannabis.

Extraction par ultrasons et méthodes d’extraction conventionnelles

La macération dans l’éthanol est une méthode simple, mais elle prend beaucoup de temps, la capacité de traitement est limitée et les coûts des solvants et de l’énergie sont élevés. Les résidus de solvant dans le produit final compromettent l’objectif de produire un extrait de haute qualité.
L’extraction au moyen d’un système fermé à hydrocarbures nécessite l’utilisation de combustibles fossiles, de sorte que des substances cancérigènes telles que le benzène peuvent se retrouver dans le produit final.
Les systèmes d’extraction au CO2 supercritique présentent des coûts d’investissement et une consommation d’énergie élevés. Les extracteurs au CO2 supercritique nécessitent un personnel bien formé, car les systèmes au CO2 sous haute pression sont dangereux à utiliser. Une fuite de CO2 peut entraîner la mort par asphyxie des travailleurs présents.
L’extraction à l’eau en conditions critiques est une alternative respectueuse de l’environnement, qui est lente et ne libère qu’une faible fraction des composés bioactifs.

Extraction par ultrasons

L’extraction par ultrasons est une technique d’intensification de l’extraction qui peut être utilisée avec de l’eau (sans solvant) ainsi qu’avec des solvants tels que l’éthanol, les mélanges éthanol-eau, la glycérine, le méthanol, les huiles végétales ou d’autres solvants au choix. L’extraction par ultrasons favorise le transfert de matière, ce qui permet d’obtenir des rendements d’extraction de 95–99% . La sonication peut facilement être mise à l’échelle et produit des extraits de haute qualité.
Un extracteur à ultrasons de petite capacité tel que le UP400St (400W) est capable de traiter un lot allant jusqu’à 10L en 5–15min (selon les paramètres du procédé, tels que la matière première (fraîche ou séchée ; fleurs, feuilles, tiges), le solvant et la température).
Le puissant extracteur à ultrasons UIP2000hdT de 2kW peut être utilisé comme système en ligne. En mode à circulation, le UIP2000hdT traite facilement 200 à 800L/hr (également selon les paramètres du procédé).
Le coût d’investissement d’un appareil de traitement par ultrasons est faible par rapport à celui d’un extracteur au CO2. Les coûts énergétiques de fonctionnement sont également négligeables. Les extracteurs à ultrasons sont très sûrs à utiliser, faciles à nettoyer et nécessitent très peu d’entretien.

Cannabis

Les composés bioactifs de la plante de cannabis (chanvre et marijuana) ont suscité beaucoup d’intérêt ces dernières années. De nombreux bienfaits pour la santé ont été démontrés, en particulier pour le cannabinoïde cannabidiol (CBD), allant de propriétés anticancéreuses et anti-inflammatoires à des effets analgésiques et 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 études scientifiques.
L’interaction entre les différents cannabinoïdes et d’autres composés bioactifs tels que les terpènes, les polyphénols, les flavonoïdes et les alcaloïdes semble apporter des bienfaits encore plus importants pour la santé. L’interaction entre différents terpènes, différents cannabinoïdes et d’autres composés végétaux est appelée « effet d’entourage ». Grâce à ces effets d’entourage, les extraits à spectre complet, qui peuvent être obtenus avec succès par extraction assistée par ultrasons (UAE), sont connus pour leurs effets thérapeutiques exceptionnels.

Terpènes du cannabis

Les terpénoïdes sont des composants des huiles essentielles présents dans les végétaux. La plante de cannabis est très riche en terpènes. Dans le cannabis, les terpènes sont produits dans les trichomes de la plante. Les trichomes sont les cristaux brillants et collants qui adhèrent aux feuilles et aux fleurs. Ces trichomes constituent le mécanisme de défense naturel de la plante de cannabis, qui la protège contre les insectes et les animaux. Grâce à leur odeur parfumée, les terpènes agissent comme répulsifs. Pour nous, humains, la caractéristique la plus perceptible des terpènes du 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 terpènes sont de puissantes substances végétales qui offrent divers bienfaits 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 allant d’un effet sédatif à un effet stimulant. Par exemple, le nérolidol possède des effets sédatifs et anxiolytiques, 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-Myrcene, Ɣ-pinene et humulène réduisent l’inflammation et ont des effets analgésiques.
Divers terpènes sont propres au cannabis, mais beaucoup de ceux présents dans le cannabis se trouvent également dans plusieurs autres plantes. Le caryophyllène se trouve, par exemple, dans les légumes à feuilles vertes, le houblon ainsi que dans le romarin et l’origan. Le limonène est le principal terpène présent dans les agrumes tels que les citrons et les oranges.

L’effet d’entourage

Chaque terpène est connu pour des effets thérapeutiques spécifiques. Cependant, les terpènes et d’autres composés végétaux tels que les polyphénols et les flavonoïdes sont connus pour présenter des effets synergiques exceptionnels, qui améliorent la symbiose entre les cannabinoïdes. Cette interaction entre divers composés bioactifs est appelée «effet d’entourage».
L’effet d’entourage rend les terpènes plus biodisponibles et aide l’organisme à absorber les cannabinoïdes plus efficacement.

Types de composés bioactifs

Le nombre, la concentration et la diversité des composés bioactifs sont responsables des propriétés médicinales d’un extrait végétal. Ces composés bioactifs sont synthétisés en tant que métabolites secondaires, qui ne contribuent ni à la croissance ni à la photosynthèse des plantes. Ils sont toutefois essentiels à la survie des plantes et à leur interaction avec leur environnement. Les composés bioactifs végétaux peuvent être répartis en trois grandes classes : 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. Les flavonoïdes constituent une autre classe importante de composés phénoliques de faible masse moléculaire, qui présentent eux aussi de très puissants effets antioxydants.
Les composés phénoliques comprennent les acides phénoliques tels que les acides benzoïque 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 du cannabis par ultrasons) contient tous ces différents composés végétaux, qui présentent des effets très diversifiés sur la santé.

Le principe de fonctionnement de l’extraction par ultrasons

L’extraction par ultrasons repose sur des ondes acoustiques (ultrasons) couplées à un milieu liquide. Les ondes ultrasonores intenses génèrent des cycles de haute pression / basse pression. Les différences de pression lors de la propagation des ondes ultrasonores dans le liquide entraînent la formation de bulles de cavitation. L’implosion de ces bulles de cavitation crée des conditions de forte densité énergétique.

L’extraction par ultrasons des composés actifs et des huiles essentielles repose sur le principe de fonctionnement de la 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 qui implosent peuvent être extrêmes – produisant des températures allant jusqu’à 4500°C et des pressions allant jusqu’à 100 MPa. L’implosion et les différences de pression qui en résultent engendrent des forces de cisaillement et des turbulences très élevées au niveau du point chaud de cavitation. La combinaison de ces facteurs – différences de pression, différences de température et cisaillement – favorise le transfert de matière et, par conséquent, les processus d’extraction. Sous l’effet des forces intenses de cavitation ultrasonore, les cellules (par exemple de plantes, de bactéries ou de tissus) sont désintégrées 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.

L’extraction par ultrasons repose sur la cavitation acoustique et ses forces de cisaillement hydrodynamiques