ציוד למיצוי קנאביס – היתרון של סוניקציה
לציוד למיצוי אולטרסוני יתרונות רבים, ההופכים את המיצוי האולטרסוני לשיטת המיצוי העדיפה לקנבוס ולמריחואנה. אף שניתן למצות מקנאביס תרכובות פעילות ביולוגית כגון THC ו-CBD בטכניקות שונות, סוניקציה מציעה יתרונות רבים. בזכות תפוקות גבוהות, תמציות באיכות גבוהה, תהליך מהיר, עלויות השקעה ותפעול נמוכות ותפעול בטוח וידידותי למשתמש, מיצוי אולטרסוני הוא השיטה המועדפת לתהליכי מיצוי הן בייצור תמציות קנאביס בקנה מידה קטן והן בייצור תעשייתי.
היתרונות של מיצוי קנאביס אולטרסוני
מכשירי אולטרסאונד מסוג גשוש הם סוג של ציוד מיצוי המשתמש בגלי אולטרסאונד לפירוק חומר צמחי ולמיצוי התרכובות הרצויות. הוכח כי שיטה זו עולה על שיטות מיצוי מסורתיות במיצוי קנאביס מכמה סיבות:
- יעילות: גשושים אולטרסוניים יכולים למצות מחומר צמחי שיעור גבוה יותר של תרכובות המטרה בהשוואה לשיטות מיצוי מסורתיות כגון מיצוי בממסים או זיקוק בקיטור. הסיבה לכך היא שגשושים אולטרסוניים משתמשים בגלי קול בתדר גבוה לפירוק חומר צמחי ברמת התא, ובכך מקילים על מיצוי התרכובות הרצויות.
- מיצוי מהיר: גשושים אולטרסוניים יכולים למצות תרכובות מטרה מחומר צמחי בתוך דקות ספורות, בעוד ששיטות מיצוי מסורתיות עשויות להימשך שעות ואף ימים. פירוש הדבר הוא שגשושים אולטרסוניים יכולים לעבד יותר חומר בפחות זמן, ולכן המיצוי באמצעותם יעיל יותר.
- ספקטרום מלא: מכשירי אולטרסאונד מסוג גשוש ממצים את מלוא מגוון התרכובות הפעילות ביולוגית. כך ניתן לייצר באמצעות גשושים אולטרסוניים תמציות בעלות ספקטרום מלא, הידועות באפקט הפמליה שלהן, שעשוי להיות חשוב למטרות רפואיות או מחקריות.
- בטיחות: מיצוי באמצעות גשושים אולטרסוניים נחשב לשיטת מיצוי בטוחה יותר בהשוואה לשיטות מסורתיות כגון מיצוי בממסים, שעשוי לכלול שימוש בממסים דליקים ובעלי פוטנציאל לרעילות, או מיצוי באמצעות מערכות CO2 סופרקריטי, המופעלות בלחצים גבוהים. השימוש באולטרסאונד מתאים לכל סוג של ממס, לרבות מים ואתנול מימי, ולכן המיצוי באמצעותו בטוח יותר וידידותי יותר לסביבה.
לסיכום קצר, למיצוי קנאביס באמצעות גשושים אולטרסוניים כמה יתרונות על פני שיטות מיצוי מסורתיות, ובהם יעילות גבוהה יותר, מהירות, סלקטיביות ובטיחות.
מכשיר מיצוי אולטרסוני UIP2000hdT (2kW) לייצור תעשייתי של תמציות קנאביס אורגניות וטבעיות לחלוטין.
מכשירי אולטרסאונד לעומת מכשיר מיצוי ב-CO2 למיצוי קנאביס
מיצוי ב-CO2 סופרקריטי הוא שיטה מקובלת לייצור תמציות קנאביס. עם זאת, בשל עלויות גבוהות, בעיות בטיחות ותפעול מורכב, מכשירי אולטרסאונד החליפו מערכות רבות מותקנות למיצוי ב-CO2. קראו להלן על היתרונות שבזכותם סוניקציה עולה על מיצוי ב-CO2 סופרקריטי.
- תפוקה: הוכח כי מיצוי אולטרסוני מניב תפוקות גבוהות יותר של התרכובות הרצויות בהשוואה למיצוי ב-CO2. הסיבה לכך היא שמיצוי אולטרסוני יכול לפרק חומר צמחי ברמת התא, ובכך לאפשר מיצוי יעיל יותר של תרכובות המטרה.
- מהירות: ניתן להשלים מיצוי אולטרסוני בתוך דקות ספורות, בעוד שמיצוי ב-CO2 עשוי להימשך כמה שעות. פירוש הדבר הוא שמיצוי אולטרסוני הוא שיטה מהירה יותר, המאפשרת לעבד נפחים גדולים יותר של חומר בפחות זמן.
- סלקטיביות: מיצוי אולטרסוני מניב תמציות בעלות ספקטרום רחב, המכילות מגוון רחב של תרכובות פעילות ביולוגית. תמציות בעלות ספקטרום רחב מוערכות בזכות מה שמכונה אפקט הפמליה שלהן, שבו חומרים תומכים בהשפעותיהם הספציפיות ומחזקים אותן באופן סינרגטי. בזכות זאת, מיצוי אולטרסוני הוא אפשרות מצוינת להפקת תמציות לשימוש טיפולי וגם למטרות מחקר.
- יעילות אנרגטית: מיצוי אולטרסוני צורך פחות אנרגיה ממיצוי ב-CO2, ולכן הוא אפשרות ידידותית יותר לסביבה.
- עלות הציוד: ציוד למיצוי אולטרסוני בדרך כלל זול יותר מציוד למיצוי ב-CO2, ולכן הוא עשוי להיות אפשרות נגישה יותר ליצרנים בקנה מידה קטן.
- בטיחות: אפשר לבצע מיצוי אולטרסוני ללא שימוש בממסים דליקים או רעילים. מים או אתנול מימי הם הממסים הנפוצים ביותר למיצוי קנאביס. לעומת זאת, מיצוי ב-CO2 מחייב שימוש ב-CO2 בלחץ גבוה. לחצים גבוהים אלה כרוכים בסיכון לדליפת CO2 או לכשל בציוד ובסכנות הנלוות ללחץ גבוה. לכן מיצוי אולטרסוני נחשב לשיטה בטוחה יותר הן למפעילים והן לסביבה.
מיצוי אולטרסוני של קנאביס – עקרון הפעולה של אולטרסאונד במיצוי
מיצוי באמצעות אולטרסאונד מבוסס על עקרון הקוויטציה האקוסטית. הפעלת אולטרסאונד בהספק גבוה על נוזלים ותרחיפים יוצרת קוויטציה עזה וכוחות גזירה חזקים. בתרחיף של עלים, ניצנים, פרחים, גבעולים וחלקי צמח אחרים, התאים הצמחיים מתפרקים עקב כוחות הגזירה האולטרסוניים, והתרכובות הביואקטיביות, כגון קנאבידיול (CBD) וטטרהידרוקנאבינול (THC), משתחררות. מיצוי אולטרסוני מבוסס היטב כטכניקה יעילה מאוד ואמינה לבידוד תרכובות צמחיות ביואקטיביות. במיוחד בייצור שמני קנאביס באיכות גבוהה, סוניקציה הוכיחה את יתרונותיה בזכות התפוקות הגבוהות שלה (תפוקת תמצית גבוהה יותר), האיכות המעולה (ספקטרום מלא) וזמן העיבוד הקצר. הפעלת גלי אולטרסאונד היא טיפול מכני שאינו רעיל, בטוח וידידותי לסביבה.
מיצוי אולטרסוני של קנאביס באצווה של 120L באמצעות UIP2000hdT ומערבל
- תפוקה גבוהה יותר
- איכות גבוהה
- ללא פירוק תרמי
- מיצוי מהיר
- הפעלה פשוטה ובטוחה
- מיצוי ירוק
במבט מהיר – היתרונות של מכשירי המיצוי האולטרסוניים של Hielscher
יעילות
- תפוקות גבוהות יותר
- תהליך מיצוי מהיר – בתוך דקות
- תמציות באיכות גבוהה – מיצוי עדין ולא תרמי
- ממסים ירוקים (מים, אתנול, גליצרין, שמנים צמחיים וכו׳)
פשטות
- חבר והפעל – התקנה והפעלה בתוך דקות
- תפוקת עיבוד גבוהה – לייצור תמציות בקנה מידה גדול
- הפעלה באצוות או הפעלה רציפה בקו הייצור
- התקנה והפעלה ראשונית פשוטות
- ניתן לנשיאה / להזזה – יחידות ניידות או יחידות המותקנות על גלגלים
- הגדלת קנה מידה ליניארית – הוספת מערכת אולטרסונית נוספת במקביל להגדלת הקיבולת
- ניטור ובקרה מרחוק – באמצעות מחשב אישי, טלפון חכם או טאבלט
- אין צורך בהשגחה על התהליך – מתקינים ומפעילים
- ביצועים גבוהים – מיועד לייצור רציף 24/7
- עמידות ודרישות תחזוקה מועטות
- איכות גבוהה – תוכנן ונבנה בגרמניה
- טעינה וריקון מהירים בין אצוות
- קל לניקוי
בטיחות
- פשוט ובטוח להפעלה
- מיצוי ללא ממס או על בסיס ממס (מים, אתנול, שמנים צמחיים, גליצרין וכו׳)
- ללא לחצים וטמפרטורות גבוהים
- זמינות מערכות מוגנות פיצוץ בעלות הסמכת ATEX
- קל לבקרה (גם באמצעות שליטה מרחוק)
UP400St מיצוי אולטרסוני של חומרים צמחיים כגון קנאביס באצווה של 8L
ציוד אולטרסוני למיצוי קנאביס
Hielscher Ultrasonic היא השותפה האמינה שלכם לציוד מיצוי אולטרסוני בעל ביצועים גבוהים למיצוי קנאביס וחומרים צמחיים אחרים. עם אינספור התקנות ברחבי העולם, מכשירי המיצוי האולטרסוניים של Hielscher מוכרים היטב בזכות קצב המיצוי הגבוה, האמינות והעמידות שלהם.
החל ממכשירי אולטרסאונד שולחניים קטנים וקומפקטיים כגון UP400St (400W) ועד למכשיר העוצמתי ביותר בעולם, UIP16000hdT, Hielscher מציעה את מלוא המגוון של ציוד למיצוי באולטרסאונד. כך אנו יכולים להמליץ לכם על מכשיר המיצוי האולטרסוני המתאים ביותר לדרישות התהליך שלכם.
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.
Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על מכשירים אולטרסוניים עתירי ביצועים המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher עומדים בתקני CE ובדרישות UL, CSA ו־RoHs.
הטבלה שלהלן מציגה את קיבולת העיבוד המשוערת של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | – | UP100H |
| 10 עד 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0.5–150L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 עד 300L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| – | גבוהה יותר | מערך של UIP16000 |
עובדות שכדאי לדעת
סקירה והשוואה של השיטות הנפוצות ביותר למיצוי קנאביס
מיצוי אולטרסוני
תוצר: מיצוי אולטרסוני מפיק תמצית איכותית בספקטרום מלא. התמצית הגולמית עוברת טיהור באמצעות סינון, זיקוק ו/או וינטריזציה.
עלות הציוד: החל מכ־US$5,000 ועד סכומים של כמה פעמים US$100,000, בהתאם לקיבולת ולתצורה
תצורת ההפעלה: באצווה/בחבית או בהפעלה רציפה בקו
מיומנויות טכניות: קל ובטוח לטיפול ולתפעול
ממס: ניתן להשתמש בכל סוגי הממסים, כגון מים, תערובת מים ואלכוהול, איזופרופיל אלכוהול, הקסאן, אתנול, מתנול, בוטאן, שמנים צמחיים (שמן זית, שמן קוקוס), גליצרין וכו'.
תרכובות היעד: ספקטרום מלא (כל הקנבינואידים והטרפנים הזמינים)
יתרונות עיקריים: תפוקה גבוהה, קל לתפעול, זול, קל להגדיל את קנה המידה לייצור תעשייתי
מיצוי בממס (אלכוהול, אתנול)
תוצר: בדרך כלל תמצית גולמית הדורשת טיהור נוסף, כגון וינטריזציה או סינון. לרוב, התמצית האתנולית עוברת טיהור נוסף באמצעות זיקוק לאחר וינטריזציה וסינון.
עלות הציוד: בין $5,000 למיליונים, בהתאם לגודל, ליכולות או לאפשרויות האוטומציה.
מיומנויות טכניות: הכשרה בכימיה בסיסית / רמת מיומנות בינונית.
תרכובות היעד: כל הקנבינואידים הזמינים; התמצית המתקבלת מכילה כמויות קטנות של מונוטרפנים.
מיצוי ב־CO2
תוצר: תמצית גולמית הדורשת טיהור נוסף, כגון וינטריזציה או סינון
עלות הציוד: בין $100,000 למיליוני דולרים אמריקאיים, בהתאם לגודל, ליכולות או לאוטומציה
מיומנויות טכניות: הכשרה לעבודה עם CO2 נוזלי (מערכת בלחץ גבוה – בטיחות)
תרכובות היעד: קנבינואידים עם כמויות קטנות בלבד של מונוטרפנים
מיצוי בפחמימנים
תוצר: שאטר, באדר, שעווה, HTFSE, HCFSE, או תמצית גולמית לזיקוק, או טרפנים להוספה לתזקיק
עלות הציוד: $5,000 עד $100,000 בהתאם לגודל וליכולות
מיומנויות טכניות: הכשרה בכימיה ובבטיחות (שימוש בנוזלים דליקים, בוטאן נוזלי)
תרכובות היעד: כל הקנבינואידים
יישום גלים אולטרסוניים למיצוי
כאשר מפעילים אולטרסאונד רב־עוצמה על מערכות נוזליות (כולל תרחיפים ומשחות צמיגות), נוצרת קוויטציה אקוסטית. קוויטציה אקוסטית מתארת את תופעת ההיווצרות, הגדילה והקריסה פנימה בסופו של דבר של בועות הקוויטציה. במהלך התפשטות הגלים האולטרסוניים, בועות הריק מתנודדות, גדלות וקורסות ברגע שבו הבועה אינה יכולה לספוג עוד אנרגיה. קריסת הבועות יוצרת באופן מקומי תנאים קיצוניים של טמפרטורות, לחצים וקצבי חימום וקירור גבוהים מאוד, וכן הפרשי לחצים וסילוני נוזל. התנאים הקיצוניים גורמים להשפעות תרמיות, מכניות וכימיות. פירוק התאים ושחרור התרכובות הפעילות ביולוגית (= מיצוי) הם השפעה מכנית יעילה ואפקטיבית מאוד.
קוויטציה אקוסטית, הנוצרת באמצעות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך, יוצרת כוחות גזירה עזים והפרשי לחץ וטמפרטורה גבוהים המתרחשים באופן מקומי, ומספקים את ההשפעה הנדרשת לפירוק תאים, לערבוב אינטנסיבי ולהעברת מסה. כוחות גזירה אולטרסוניים אלה משמשים בהצלחה למיצוי קנאביס.
בזכות תפוקת התמצית העדיפה, שיעור המיצוי הגבוה, מהירות התהליך וכן התפעול הפשוט והבטוח, מיצוי אולטרסוני משמש בהצלחה למיצוי מגוון רחב של תרכובות צמחיות.
גלי אולטרסאונד רבי עוצמה מפרקים את המטריצה התאית של מבנים ביולוגיים ומשחררים את התרכובות הפעילות ביולוגית. העברת המסה בין החומר הצמחי לממס מוגברת. בזכות מנגנונים אלה, מיצוי אולטרסוני יעיל ביותר למיצוי קנאביס.
דוגמאות בולטות למיצוי אולטרסוני הן קנאביס (קנבינואידים ושמן קנאביס ממריחואנה ומהמפ), כורכומין, פלפל, זעפרן, קפה, מלון מר, שמן זית, שמן אבוקדו, חינה, צמחי מרפא איורוודיים, זנגביל, תה, וכן צמחי מרפא אחרים.
דקרבוקסילציה
דקרבוקסילציה היא שלב חשוב לייצור יעיל של התרכובות העיקריות הפעילות ביולוגית בקנאביס, כגון Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), קנבידיול (CBD) וקנביגרול (CBG). דקרבוקסילציה, המכונה גם ״הפעלה״ או ״דקרבוקסילציה מקוצרת״, משמשת כטיפול מקדים להגדלת תכולת ה-THC (delta9-tetrahydrocannabinol) בחומר הצמחי. מבחינה כימית, דקרבוקסילציה היא תגובה שבה מוסרת קבוצת קרבוקסיל (-COOH) ומשתחרר פחמן דו-חמצני (CO2). כדי להגדיל את תכולת ה-THC בחומר הצמחי של הקנאביס, מבוצע שלב הדקרבוקסילציה בתהליך. באמצעות דקרבוקסילציה ניתן להמיר את כמות החומצה Δ9-tetrahydrocannabinolic (THCA), שאינה פסיכואקטיבית, ל-THC פסיכואקטיבי. חומצה Δ9-Tetrahydrocannabinolic עוברת דקרבוקסילציה בעת חימום (לכ-105°C / 220°F למשך 30 min. כאשר החומר יבש, ועד 90min. כאשר החומר הצמחי לח), ואז הופכת לתרכובת הפסיכואקטיבית Δ9-Tetrahydrocannabinol.
באופן דומה, חומר צמחי של קנאביס העשיר ב-CBD-A יכול לעבור דקרבוקסילציה באמצעות טיפול בחום ובכך להפוך ל-CBD. לצורך וינטריזציה של חומר צמחי, מחממים חומר צמחי מיובש וקצוץ לכ-160°C / 320°F למשך 30–60min. כדי להתחיל את הדקרבוקסילציה.
טמפרטורות דקרבוקסילציה של קנבינואידים:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314.6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
תהליכי המשך – סינון וזיקוק
לאחר המיצוי האולטרסוני, יש לסנן את חלקיקי הקנאביס מתוך הנוזל. לשם כך, תרחיף הקנאביס מועבר דרך מסנן, כגון רשת (למשל גרב סינון), או מסונן באמצעות מכבש סינון. לאחר מכן מרכזים את תמיסת האם המתקבלת, המורכבת מממס (למשל אתנול) ומתמצית קנאביס, באמצעות הפרדת האתנול. שיטות זיקוק טיפוסיות לסילוק ממסים משתמשות במאיידים סיבוביים או במערכות זיקוק בוואקום.
מאייד סיבובי (המכונה בשפה המדוברת roto-vap) משמש בדרך כלל להפרדת ממסים כגון אתנול מקנאביס, וכך מופק שמן קנאביס מזוקק. טמפרטורה מבוקרת וקלות תפעול הופכות את המאייד הסיבובי לציוד הזיקוק הדומיננטי בתעשיית הקנאביס.
זיקוק בוואקום משמש בעיקר לבידוד CBD לשימוש פרמצבטי ורפואי, כאשר יש צורך לסלק טרפנים ו/או THC. מכיוון שלטרפנים, ל-THC ול-CBD יש נקודות רתיחה גבוהות (בטווח 160–250°C / 310–482°F), זיקוק בתנאי לחץ אטמוספרי ידרוש טיפול בטמפרטורה גבוהה, הכרוך בפירוק תרמי של הקנבינואידים הרגישים לחום. נוסף על כך, חשיפה לחמצן מתחילה תגובות חמצון, המשפיעות לרעה על איכות הקנבינואידים. באמצעות הפעלת ואקום, נקודות הרתיחה יורדות. כמו כן, החמצן מסולק באמצעות הפעלת הוואקום. כך, זיקוק בתנאי ואקום מפחית את הפירוק התרמי והחמצוני של התמציות.
וינטריזציה
וינטריזציה היא תהליך של הסרת הליפידים, השומנים והשעוות הצמחיים באמצעות שטיפה באלכוהול, כדי להפריד קנבינואידים וטרפנים מחומרים לא רצויים, כגון שעוות צמחיות, שומנים וכלורופיל. לצורך הווינטריזציה, שמן הקנאביס שמוצה מוכנס לאתנול ומקורר לטמפרטורות שמתחת ל--20°C / -6°F. בטמפרטורות נמוכות אלה, ליפידים, שומנים ושעוות שוקעים וניתן להסירם.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, החל בקנה מידה מעבדתי ועד לקנה מידה תעשייתי.