Technologie des ultrasons Hielscher

Extraction par ultrasons utilisant le chanvre comme matière première

  • Pour le cannabis sativa, deux espèces peuvent être différenciées : la marijuana et le chanvre.
  • Les ultrasons sont bien connus comme méthode supérieure pour isoler les cannabinoïdes de la marijuana et du chanvre.

 

Chanvre vs Marijuana

Plante de cannabis sativaLe cannabis est une famille de plantes que l'on peut classer dans les catégories suivantes C. Indica et C. Sativa. Le chanvre et la marijuana sont des espèces de Cannabis Sativa.
Lorsqu'on compare le chanvre à la marijuana, il y a une énorme différence ; alors que le chanvre contient une très faible concentration de THC (0,3% ou moins), la marijuana est abondante en THC avec des concentrations entre 15% et 40%.
Par conséquent, jusqu'à récemment, le chanvre était cultivé principalement à des fins industrielles. De nos jours, le chanvre est également apprécié pour son rendement en CBD. Le CBD est un cannabinoïde non psychoactif aux propriétés anti-inflammatoires et anxiolytiques. La marijuana est principalement cultivée pour sa teneur en THC, qui est utilisée à des fins récréatives et médicinales.

L'huile de chanvre et le CBD, le principal cannabinoïde que l'on trouve dans le chanvre, sont des substances prometteuses qui sont administrées afin d'aider à traiter des conditions médicales telles que l'anxiété, l'inflammation chronique, les maladies auto-immunes, la douleur, les maux de tête et la migraine, les troubles gastro-intestinaux, etc.

Extraction ultrasonique de cannabinoïdes

La technologie d'extraction par ultrasons est très efficace pour libérer les composés actifs (c.-à-d. les cannabinoïdes (cbdTHC, CBG), huiles essentielles, terpènes ) du matériel végétal comme les bourgeons, les feuilles et les tiges.
L'extraction par ultrasons surpasse les techniques d'extraction conventionnelles grâce à divers avantages :
L'extraction assistée par ultrasons (EAU) est bien connue comme une technique d'intensification du procédé, qui améliore le transfert de masse et les rejets. Les rendements plus élevés de composés bioactifs tels que les cannabinoïdes, les terpènes, etc.
L'ultrasonication produit extraits de haute qualité puisque l'extraction par ultrasons ne nécessite pas l'utilisation de solvants durs et toxiques pour libérer des cannabinoïdes. L'extraction par ultrasons peut se faire avec de l'eau, un mélange eau-alcool, de l'alcool ou de l'huile (olive, noix de coco) comme solvantspar exemple. Ceci rend l'extraction assistée par ultrasons (EAU) significativement plus efficace. plus respectueux de l'environnement.
Les conditions d'extraction douces des EAU permettent d'obtenir un extrait qui offre les mêmes propriétés de la matière première (chanvre, marijuana, etc.), mais avec des propriétés intensifiées, ce qui lui confère des effets supérieurs sur la santé, le goût et l'odeur.
Les extracteurs à ultrasons de Hielscher peuvent être commandés avec précision. Grâce au contrôle total des paramètres du procédé tels que l'intensité et la température, il est possible d'obtenir une qualité d'extraction exceptionnellement élevée. Étant donné que la sonication est une non thermique la dégradation thermique des composants sensibles à la chaleur est évitée. Les températures d'extraction entre 0-60°C sont optimales pour des extraits supérieurs.
Un autre avantage des Émirats Arabes Unis est le fait que processus rapide: 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 temps de traitement.
Les coûts d'investissement et d'exploitation sont minimes par rapport à d'autres extracteurs, par exemple les extracteurs supercritiques de CO2 extracteurs. Les systèmes d'extraction par ultrasons ont un RoI très rapide.

L'UP400St de Hielscher est un puissant extracteur à ultrasons (Cliquez ici pour agrandir !)

UP400St pour l'extraction des cannabinoïdes du chanvre

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Avantages de l'extraction par ultrasons

  • extraits de haute qualité
  • extraction plus complète
  • taux élevé d'extraction
  • Extrait à spectre complet
  • Utilisation de divers solvants
  • non toxique
  • Méthode non thermique (froide)
  • Processus d'extraction rapide
  • Sûr et facile à utiliser
  • évolutivité linéaire

Extracteurs à ultrasons à haute performance

Hielscher Ultrasonics’ offres petit, de taille moyenne et Industriel les processeurs à ultrasons, qui peuvent fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. En fonction de votre matière première et du volume de votre procédé, 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 ou l'extraction continue. Une mise à l'échelle ultérieure à de plus grandes capacités de traitement peut être facilement réalisée puisque les procédés ultrasoniques peuvent être mis à l'échelle de façon linéaire.
Les systèmes pilotes et industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées – permettant des amplitudes de fonctionnement allant jusqu'à 200µm fiables et fonctionnant en continu 24h/24 et 7j/7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. La robustesse de l'équipement ultrasonique de Hielscher permet des opérations dans des environnements sévères et exigeants.
En tant que fabricant expérimenté de longue date d'extracteurs à ultrasons de haute puissance, Hielscher est votre partenaire fiable pour l'extraction sophistiquée. Nous consulter et assistons nos clients avec nos connaissances et les guidons depuis les essais de faisabilité jusqu'à l'installation industrielle.
Contactez-nous maintenant ! Nous serons heureux de discuter avec vous de vos besoins en matière d'extraction !

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Processeur ultrasonique UIP4000hdT (4kW) pour l'extraction des cannabinoïdes (CBD, THC) et des terpènes du chanvre et de la marijuana.

Installation du système Hielscher's UIP4000hdTun extracteur à ultrasons de 4kW, pour l'extraction industrielle.

Littérature / Références

  • Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018) : Traitement par ultrasons : Une nouvelle technique de transformation pour la conservation des aliments. The Pharma Innovation Journal 2018 ; 7(2) : 234-241.
  • Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014) : Intensification de l'extraction de composés bioactifs à partir de plantes médicinales par irradiation ultrasonique. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec ; 8(16) : 88-95.
  • Charu Agarwal, Katalin Máthé, Támas Hofmann, Levente Csóka (2018) : Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa L. Optimized by Response Surface Methodology. Journal of Food Science, février 2018.


Qu'il faut savoir

L'extraction par ultrasons est devenue la technique la plus efficace et la plus conviviale lorsqu'il s'agit d'extraire des composés bioactifs de plantes médicinales. L'exemple le plus frappant d'extraction réussie pourrait être l'isolement de la CBD et d'autres cannabinoïdes du cannabis.

Méthodes d'extraction par ultrasons par opposition aux méthodes d'extraction conventionnelles

Le trempage dans l'éthanol est une méthode simple, mais elle prend beaucoup de temps, la capacité du procédé est limitée et les coûts en solvant et en 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 être trouvées dans le produit final.
CO supercritiques2 Les coûts d'investissement et la consommation d'énergie des systèmes d'extraction sont élevés. Les émissions supercritiques de CO2 Les extracteurs ont besoin d'un personnel bien formé pour leur fonctionnement, car la haute pression de CO2 sont dangereux à utiliser. Lorsque les émissions de CO2 fuites il peut causer l'asphyxie, la mort par asphyxie des travailleurs présents.
L'extraction critique de l'eau 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 intensifiante qui peut être utilisée en combinaison avec eau (sans solvant) ainsi qu'avec solvants comme l'éthanol, l'éthanol-eau, la glycérine, le méthanol, les huiles végétales ou autres solvants de choix. L'extraction par ultrasons favorise le transfert de masse de sorte que rendements d'extraction de 95-99%. peut être obtenue. La sonication peut être facilement mise à l'échelle et produit des extraits de haute qualité.
Un extracteur à ultrasons à petite échelle tel que le UIP400St (400W) est capable de traiter un lot jusqu'à 10L en 5-15 minutes (selon les paramètres du procédé tels que la matière première (fraîche ou séchée ; bourgeons, feuilles, tiges), solvant, température). Le puissant extracteur à ultrasons de 2 kW UIP2000hdT peut être utilisé comme système en ligne. En mode de transit, l'option UIP2000hdT traite facilement de 200 à 800 L/h (également en fonction des paramètres du process).
Le coût d'investissement d'un appareil de traitement par ultrasons est faible par rapport à celui d'un appareil de traitement du CO2 extracteur. De plus, les coûts d'énergie liés à l'exploitation sont négligeables. Les extracteurs à ultrasons sont très sûrs à utiliser, faciles à nettoyer et nécessitent très peu d'entretien.

Les extracteurs Hielscher Ultrasonics surpassent les techniques d'extraction conventionnelles par une qualité supérieure et des rendements d'extraction plus complets.

Comparaison entre l'extraction par ultrasons (vert) et le contrôle (bleu). source : Agarwal et al. 2018

cannabis

Les composés bioactifs du cannabis (chanvre et marijuana) ont suscité beaucoup d'intérêt dans le passé. En particulier pour le cannabinoïde Cannabidiol (CBD), de nombreux bienfaits pour la santé ont été démontrés, qui vont de la lutte contre le cancer et des propriétés anti-inflammatoires aux 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 cannabigerol (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 des divers cannabinoïdes et d'autres composés bioactifs comme les terpènes, les polyphénols, les flavonoïdes et les alcaloïdes semble entraîner des bienfaits encore meilleurs pour la santé. L'interaction de différents terpènes, de différents cannabinoïdes et d'autres composés végétaux est appelée “effet entourage”. En raison de ces effets d'entourage, les extraits à spectre complet, qui peuvent être obtenus avec succès par extraction assistée par ultrasons (EAU), 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 médicinales. 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 sont 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 les humains, la caractéristique la plus remarquable des terpènes de cannabis est leur odeur. Ces terpènes contribuent aux multiples bienfaits de la plante de cannabis (chanvre et marijuana) pour la santé. Quelques terpènes tels que le THC agissent comme substance psychoactive et provoquent l'apparition de la maladie d'Alzheimer. “haute” effet.
Outre leur arôme et leur parfum, les molécules de terpène sont de puissantes substances botaniques qui offrent divers bienfaits médicaux.
La marijuana et le chanvre du genre Cannabis Sativa contiennent une quantité exceptionnelle de terpénoïdes et contiennent plus de 100 types différents de ces substances.
Chaque terpène possède des propriétés uniques qui vont du sédatif à l'élévation. Par exemple, le néroliol a des effets sédatifs et anti-anxiété, le linalool aide à gérer les symptômes d'anxiété et d'arthrite, tandis que le myrcène est connu pour soulager la douleur chronique. Les terpènes β-Myrcène, ?-pinène et humulène réduisent l'inflammation et ont des effets analgésiques.
Divers terpènes sont uniques au cannabis, mais plusieurs des terpènes trouvés dans le cannabis sont également présents dans plusieurs 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 les citrons et les oranges.

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 leurs effets synergiques exceptionnels, qui se traduisent par une meilleure symbiose entre les cannabinoïdes. Cette interaction de divers composés bioactifs est connue sous le nom de “effet 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 sous forme de métabolites secondaires qui ne contribuent pas à la croissance ou à la photosynthèse des plantes. Cependant, elles sont cruciales pour les plantes’ la survie et l'interaction avec son environnement. Les composés botaniques bioactifs peuvent être classés en trois grandes catégories : terpènes et terpénoïdes, alcaloïdes et composés phénoliques. Les composés phénoliques sont le groupe de métabolites secondaires le plus largement distribué 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 sont les flavonoïdes, qui présentent également de très forts effets antioxydants.
La gamme des composés phénoliques comprend les acides phénoliques tels que les acides benzoïques et hydroxycinnamiques, les flavonoïdes tels que les flavones et flavonols, les lignanes et les stilbènes. Un extrait à spectre complet (p. ex. obtenu par la méthode extraction par ultrasons à partir du cannabis) comprend tous ces différents composés botaniques, dont les effets sur la santé sont les plus étendus.

Le principe de fonctionnement de l'extraction par ultrasons

L'extraction ultrasonore est basée sur des ondes acoustiques (ultrasons) couplées dans 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 se forment. L'implosion de ces bulles de cavitation produit des conditions denses en énergie.

Extraction par ultrasons d'huiles essentielles et de composés actifs à partir de matières végétales.

L'extraction par ultrasons de composés actifs et d'huiles essentielles est basée sur le principe de travail de cavitation acoustique. La figure ci-dessus montre l'effet de l'effondrement d'une bulle de cavitation et la libération d'huile essentielle qui en résulte de la matière végétale.
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'imlosion et les différences de résistance qui en résultent entraînent des forces de cisaillement et des turbulences très élevées dans le point chaud cavitationnel. La combinaison de ces facteurs de différence de pression, de différence de chaleur et de cisaillement favorise le transfert de masse et donc les processus d'extraction. Les forces de cavitation ultrasonores intenses perturbent les cellules (p. ex. des plantes, des bactéries ou des tissus) et le matériel intracellulaire (comme les huiles, les lipides, les protéines et les composés actifs) est libéré dans le solvant environnant.
L'extraction par ultrasons est donc la méthode privilégiée pour intensifier les processus d'extraction.

La cavitation ultrasonore / acoustique crée des forces très intenses qui ouvrent les parois cellulaires connues sous le nom de lyse (Cliquez pour agrandir !)

L'extraction par ultrasons est basée sur la cavitation acoustique et ses forces de cisaillement hydrodynamiques.

Hielscher Ultrasons fabrique des ultrasons de haute performance pour des extraits à spectre complet.

Extracteurs à ultrasons de haute puissance du laboratoire à l'échelle pilote et industrielle.