कच्चे माल के रूप में हेम्प का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
- कैनाबिस सैटिवा पौधे की दो प्रजातियों में अंतर किया जा सकता है: मारिजुआना और हेम्प।
- अल्ट्रासाउंड, मारिजुआना और हेम्प दोनों से कैनाबिनॉइड को पृथक करने की एक श्रेष्ठ विधि के रूप में प्रसिद्ध है।
कैनाबिनॉइड का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण तकनीक कलियों, पत्तियों और तनों जैसी पादप सामग्री से सक्रिय यौगिकों (अर्थात कैनाबिनॉइड (CBD, THC, CBG), आवश्यक तेलों, टर्पीन आदि) को मुक्त करने में अत्यधिक कुशल है।
विभिन्न लाभों के कारण अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पारंपरिक निष्कर्षण तकनीकों से बेहतर प्रदर्शन करता है:
अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE) प्रक्रिया को तीव्र करने वाली तकनीक के रूप में प्रसिद्ध है, जो द्रव्यमान स्थानांतरण में सुधार करती है और कैनाबिनॉइड, टर्पीन आदि जैसे जैवसक्रिय यौगिकों को अधिक उपज के साथ मुक्त करती है।
अल्ट्रासोनिकेशन से उच्च गुणवत्ता वाले अर्क प्राप्त होते हैं, क्योंकि अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में कैनाबिनॉइड को मुक्त करने के लिए तीव्र प्रभाव वाले, विषैले विलायकों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती। उदाहरण के लिए, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में पानी, पानी-अल्कोहल मिश्रण, अल्कोहल या तेल (जैतून, नारियल) का उपयोग विलायकों के रूप में किया जा सकता है। इससे अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE) पर्यावरण के लिए काफी अधिक अनुकूल हो जाता है।
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अल्ट्रासोनिकेशन की सौम्य निष्कर्षण परिस्थितियों से ऐसा अर्क प्राप्त होता है, जिसमें कच्चे माल (जैसे हेम्प, मारिजुआना) के समान गुण अधिक तीव्र रूप में होते हैं – जिससे स्वास्थ्य पर श्रेष्ठ प्रभाव, बेहतर स्वाद और गंध मिलते हैं।
Hielscher अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। तीव्रता और तापमान जैसे प्रक्रिया मापदंडों पर पूर्ण नियंत्रण से असाधारण रूप से उच्च गुणवत्ता वाला अर्क प्राप्त किया जा सकता है। चूँकि सोनिकेशन एक गैर-तापीय प्रसंस्करण विधि है, इसलिए ताप-संवेदनशील घटकों का तापीय अपघटन टल जाता है। श्रेष्ठ अर्क प्राप्त करने के लिए 0–60°C के बीच का निष्कर्षण तापमान इष्टतम होता है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का एक अन्य लाभ इसकी तीव्र प्रक्रिया है: पूरी निष्कर्षण प्रक्रिया को पादप कोशिकाओं से कैनाबिनॉइड मुक्त करने में केवल कुछ मिनट लगते हैं, जबकि अन्य निष्कर्षण तकनीकों में घंटों या यहाँ तक कि दिनों का प्रसंस्करण समय लगता है।
वैकल्पिक निष्कर्षकों, जैसे सुपरक्रिटिकल CO2 निष्कर्षकों की तुलना में निवेश और संचालन दोनों की लागत न्यूनतम होती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रणालियाँ निवेश पर बहुत शीघ्र प्रतिफल (RoI) प्रदान करती हैं।
UP400St हेम्प से कैनाबिनॉइड के निष्कर्षण के लिए
- उच्च गुणवत्ता वाले अर्क
- अधिक संपूर्ण निष्कर्षण
- उच्च निष्कर्षण दर
- पूर्ण-स्पेक्ट्रम अर्क
- विभिन्न विलायकों का उपयोग
- गैर-विषैला
- गैर-तापीय (शीत) विधि
- तीव्र निष्कर्षण प्रक्रिया
- सुरक्षित और उपयोग में आसान
- रेखीय रूप से पैमाना बढ़ाने की क्षमता
हेम्प बनाम मारिजुआना
कैनाबिस पौधों का एक कुल है, जिसे C. Indica और C. Sativa में वर्गीकृत किया जा सकता है। हेम्प और मारिजुआना Cannabis Sativa की प्रजातियाँ हैं।
हेम्प और मारिजुआना की तुलना करने पर एक बड़ा अंतर दिखाई देता है; हेम्प में THC की सांद्रता बहुत कम (0.3% या उससे कम) होती है, जबकि मारिजुआना में THC प्रचुर मात्रा में होता है, जिसकी सांद्रता 15% से 40% के बीच होती है।
इसलिए, हाल तक हेम्प मुख्य रूप से औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उगाया जाता रहा है। आजकल हेम्प को इसकी CBD उपज के लिए भी महत्व दिया जाता है। CBD एक गैर-मनोसक्रिय कैनाबिनॉइड है, जिसमें सूजनरोधी और चिंतारोधी गुण होते हैं। मारिजुआना मुख्य रूप से इसमें मौजूद THC के लिए उगाया जाता है, जिसका उपयोग मनोरंजन और औषधीय उद्देश्यों के लिए किया जाता है।
हेम्प का तेल और हेम्प में पाया जाने वाला प्रमुख कैनाबिनॉइड CBD आशाजनक पदार्थ हैं, जिन्हें चिंता, दीर्घकालिक सूजन, स्वप्रतिरक्षी रोग, दर्द, सिरदर्द और माइग्रेन, जठरांत्र संबंधी विकारों सहित अन्य चिकित्सीय स्थितियों में सहायता के लिए दिया जाता है।
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UP400St प्रोब-प्रकार का सोनिकेटर एक लोकप्रिय अल्ट्रासाउंड निष्कर्षक है, जिसका उपयोग हेम्प और मारिजुआना से CBD, THC, CBG, CBN, अन्य कैनाबिनॉइड तथा टर्पीन को पृथक करने के लिए किया जाता है।
उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक
Hielscher Ultrasonics प्रदान करता है छोटे, मध्यम आकार के और औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर, जिन्हें 24/7 संचालित किया जा सकता है। आपके कच्चे माल और प्रक्रिया की मात्रा के आधार पर, हम आपको आपकी आवश्यकताओं के अनुरूप अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रणाली प्रदान कर सकते हैं। आप बैच और सतत निष्कर्षण के बीच चयन कर सकते हैं। बाद में अधिक प्रसंस्करण क्षमता तक विस्तार आसानी से किया जा सकता है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक प्रक्रियाओं का पैमाना रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।
Hielscher की पायलट और औद्योगिक प्रणालियाँ बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकती हैं – जिससे 200µm तक के आयामों पर विश्वसनीय ढंग से और लगातार 24/7 संचालन किया जा सकता है। इससे भी उच्च आयामों के लिए, आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। Hielscher सोनिकेटरों की मजबूती भारी कार्यभार और चुनौतीपूर्ण परिवेश में संचालन संभव बनाती है।
उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों के निर्माण में लंबे अनुभव के साथ, Hielscher परिष्कृत निष्कर्षण के लिए आपका विश्वसनीय भागीदार है। हम परामर्श देते हैं और अपने ज्ञान से ग्राहकों की सहायता करते हैं तथा व्यवहार्यता परीक्षण से लेकर औद्योगिक स्थापना तक उनका मार्गदर्शन करते हैं।
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साहित्य / संदर्भ
- 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.
जानने योग्य तथ्य
वनस्पतियों से जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण सबसे प्रभावी और उपयोग में आसान तकनीक बन गया है। सफल निष्कर्षण का सबसे प्रमुख उदाहरण संभवतः कैनाबिस से CBD और अन्य कैनाबिनॉइड का पृथक्करण हो सकता है।
अल्ट्रासोनिक बनाम पारंपरिक निष्कर्षण विधियाँ
एथेनॉल में भिगोना एक सरल विधि है, लेकिन इसमें बहुत समय लगता है, प्रसंस्करण क्षमता सीमित होती है और विलायक तथा ऊर्जा की लागत अधिक होती है। अंतिम उत्पाद में बचा हुआ विलायक उच्च गुणवत्ता वाला अर्क तैयार करने के लक्ष्य में बाधा डालता है।
बंद हाइड्रोकार्बन प्रणाली से निष्कर्षण करने के लिए जीवाश्म ईंधनों का उपयोग आवश्यक होता है, जिससे अंतिम उत्पाद में बेंजीन जैसे कैंसरकारी पदार्थ पाए जा सकते हैं।
सुपरक्रिटिकल CO2 निष्कर्षण प्रणालियों की निवेश लागत और ऊर्जा खपत दोनों अधिक होती हैं। सुपरक्रिटिकल CO2 निष्कर्षकों के संचालन के लिए अच्छी तरह प्रशिक्षित कर्मचारियों की आवश्यकता होती है, क्योंकि उच्च दबाव वाली CO2 प्रणालियों का संचालन खतरनाक होता है। CO2 का रिसाव होने पर वहाँ मौजूद कर्मचारियों की दम घुटने से मृत्यु हो सकती है।
क्रांतिक परिस्थितियों में पानी से निष्कर्षण पर्यावरण के अनुकूल एक विकल्प है, जो धीमा है और जैवसक्रिय यौगिकों का केवल एक छोटा अंश मुक्त करता है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक ऐसी तकनीक है जो निष्कर्षण प्रक्रिया को तीव्र करती है और जिसका उपयोग पानी (विलायक-मुक्त) के साथ-साथ विलायकों जैसे एथेनॉल, एथेनॉल-पानी, ग्लिसरीन, मेथेनॉल, वनस्पति तेलों या अपनी पसंद के अन्य विलायकों के संयोजन में किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा देता है, जिससे 95–99% की निष्कर्षण उपज प्राप्त की जा सकती है। सोनिकेशन का पैमाना आसानी से बढ़ाया जा सकता है और इससे उच्च गुणवत्ता वाले अर्क बनते हैं।
UP400St (400W) जैसा छोटे पैमाने का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक 5–15min के भीतर 10L तक के बैच को प्रसंस्कृत करने में सक्षम है (यह कच्चे माल (ताज़ा या सूखा; कलियाँ, पत्तियाँ, तने), विलायक और तापमान जैसे प्रक्रिया मापदंडों पर निर्भर करता है)।
2kW शक्ति वाला अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक UIP2000hdT एक इनलाइन प्रणाली के रूप में संचालित किया जा सकता है। प्रवाहशील मोड में, UIP2000hdT आसानी से 200 से 800L/hr प्रसंस्कृत करता है (यह भी प्रक्रिया मापदंडों पर निर्भर करता है)।
CO2 निष्कर्षक की तुलना में अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर की निवेश लागत कम होती है। संचालन के लिए ऊर्जा लागत भी नगण्य होती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों का संचालन बहुत सुरक्षित है, इन्हें साफ करना आसान है और इनके रखरखाव की आवश्यकता बहुत कम होती है।
कैनाबिस
कैनबिस (हेम्प और मारिजुआना दोनों) के पौधे के जैवसक्रिय यौगिकों ने हाल के समय में बहुत ध्यान आकर्षित किया है। विशेष रूप से कैनाबिनॉइड Cannabidiol (CBD) के अनेक स्वास्थ्य लाभ प्रदर्शित किए गए हैं, जिनमें कैंसर से लड़ने वाले और सूजनरोधी गुणों से लेकर दर्द से राहत देने वाले और अवसादरोधी प्रभाव तक शामिल हैं। कैनबिडिओल के अलावा, कैनबिस के पौधे में THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromene (CBC) और cannabinodiol (CBND) जैसे अनेक अन्य कैनाबिनॉइड होते हैं। कैनाबिनॉइड ने अपार चिकित्सीय क्षमता प्रदर्शित की है और वे अनेक शोध अध्ययनों के केंद्र में हैं।
विभिन्न कैनाबिनॉइड और टर्पीन, पॉलीफेनॉल, फ्लेवोनॉइड तथा एल्कलॉइड जैसे अन्य जैवसक्रिय यौगिकों की पारस्परिक क्रिया से और भी बेहतर स्वास्थ्य लाभ मिलते प्रतीत होते हैं। विभिन्न टर्पीन, विभिन्न कैनाबिनॉइड और अन्य पादप यौगिकों की पारस्परिक क्रिया को “एंटूराज प्रभाव” कहा जाता है। इन एंटूराज प्रभावों के कारण, पूर्ण-स्पेक्ट्रम अर्क, जिन्हें अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण (UAE) द्वारा सफलतापूर्वक प्राप्त किया जा सकता है, असाधारण चिकित्सीय प्रभावों के लिए जाने जाते हैं।
कैनबिस के टर्पीन
टर्पेनॉइड आवश्यक तेलों के घटक हैं, जो वनस्पतियों में पाए जा सकते हैं। कैनबिस के पौधे में टर्पीन बहुत प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं। कैनबिस में टर्पीन पौधे के ट्राइकोम में बनते हैं। ट्राइकोम चमकीले, चिपचिपे क्रिस्टल होते हैं जो पत्तियों और कलियों से चिपके रहते हैं। ये ट्राइकोम कैनबिस के पौधे का प्राकृतिक रक्षा तंत्र हैं, जो पौधे को कीटों और जानवरों से बचाता है। सुगंधित गंध के कारण, टर्पीन विकर्षक के रूप में कार्य करते हैं। हम मनुष्यों के लिए कैनबिस के टर्पीन की सबसे अधिक ध्यान खींचने वाली विशेषता उनकी गंध है। ये टर्पीन कैनबिस के पौधे (हेम्प और मारिजुआना) के अनेक स्वास्थ्य लाभों में योगदान देते हैं।
अपने सुगंधित गुणों और गंध के अलावा, टर्पीन अणु शक्तिशाली वानस्पतिक पदार्थ हैं जो विभिन्न चिकित्सीय लाभ प्रदान करते हैं।
Cannabis Sativa वंश के मारिजुआना और हेम्प दोनों में टर्पेनॉइड असाधारण मात्रा में होते हैं और इनमें इन पदार्थों के 100 से अधिक विभिन्न प्रकार होते हैं।
प्रत्येक टर्पीन के विशिष्ट गुण होते हैं, जो शामक से लेकर मनोदशा बेहतर करने वाले प्रभावों तक फैले होते हैं। उदाहरण के लिए, nerolidol के शामक और चिंतारोधी प्रभाव होते हैं, linalool चिंता और गठिया के लक्षणों को नियंत्रित करने में मदद करता है, जबकि myrcene दीर्घकालिक दर्द से राहत देने के लिए जाना जाता है। टर्पीन β-Myrcene, Ɣ-pinene और humulene सूजन कम करते हैं और दर्दनिवारक प्रभाव रखते हैं।
विभिन्न टर्पीन केवल कैनबिस में पाए जाते हैं, लेकिन कैनबिस में पाए जाने वाले कई टर्पीन कई अन्य पौधों में भी मौजूद होते हैं। उदाहरण के लिए, Caryophyllene हरी पत्तेदार सब्ज़ियों, हॉप्स तथा रोज़मेरी और ओरिगैनो में भी पाया जाता है। Limonene नींबू और संतरे जैसे खट्टे फलों में पाया जाने वाला प्रमुख टर्पीन है।
एंटूराज प्रभाव
प्रत्येक टर्पीन विशिष्ट चिकित्सीय प्रभावों के लिए जाना जाता है। हालांकि, टर्पीन और पॉलीफेनॉल तथा फ्लेवोनॉइड जैसे अन्य वानस्पतिक यौगिक असाधारण सहक्रियात्मक प्रभाव प्रदर्शित करने के लिए जाने जाते हैं, जिनके परिणामस्वरूप कैनाबिनॉइड के बीच सहजीविता बेहतर होती है। विभिन्न जैवसक्रिय यौगिकों की इस पारस्परिक क्रिया को “एंटूराज प्रभाव” कहा जाता है।
एंटूराज प्रभाव टर्पीन की जैवउपलब्धता बढ़ाता है और शरीर को कैनाबिनॉइड अधिक कुशलता से अवशोषित करने में मदद करता है।
जैवसक्रिय यौगिकों के प्रकार
जैवसक्रिय यौगिकों की संख्या, सांद्रता और विविधता किसी वानस्पतिक अर्क के औषधीय गुणों के लिए उत्तरदायी होती हैं। इन जैवसक्रिय यौगिकों का संश्लेषण द्वितीयक उपापचयजों के रूप में होता है, जो पौधों की वृद्धि या प्रकाश संश्लेषण में योगदान नहीं देते। हालांकि, वे पौधों के जीवित रहने और उनके पर्यावरण के साथ अंतःक्रिया के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। वानस्पतिक जैवसक्रिय यौगिकों को मोटे तौर पर तीन वर्गों में बाँटा जा सकता है: टर्पीन और टर्पीनॉइड, एल्कलॉइड तथा फीनॉलिक यौगिक। फीनॉलिक यौगिक पादप जगत में द्वितीयक उपापचयजों का सबसे व्यापक रूप से वितरित समूह हैं और अपने एंटीऑक्सीडेंट प्रभावों के लिए प्रसिद्ध एवं मूल्यवान हैं। कम आणविक भार वाले फीनॉलिक यौगिकों का एक अन्य महत्वपूर्ण वर्ग फ्लेवोनॉइड है, जो भी बहुत प्रबल एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।
फीनॉलिक यौगिकों में बेंज़ोइक और हाइड्रॉक्सीसिनैमिक अम्ल जैसे फीनॉलिक अम्ल, फ्लेवोन और फ्लेवोनॉल जैसे फ्लेवोनॉइड, लिग्नान तथा स्टिलबीन शामिल हैं। एक पूर्ण-स्पेक्ट्रम अर्क (उदाहरण के लिए, कैनबिस से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण द्वारा प्राप्त) में ये सभी विभिन्न वानस्पतिक यौगिक शामिल होते हैं, जो स्वास्थ्य पर सबसे व्यापक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का कार्य सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण द्रव माध्यम में संचारित ध्वनिक तरंगों (अल्ट्रासाउंड) पर आधारित है। तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगें उच्च दाब / निम्न दाब के चक्र उत्पन्न करती हैं। द्रव में अल्ट्रासाउंड तरंगों के प्रसार के दौरान दाब के अंतर के कारण कैविटेशन बुलबुले बनते हैं। इन कैविटेशन बुलबुलों के अंतःस्फोट से उच्च ऊर्जा घनत्व वाली परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं।
सक्रिय यौगिकों और आवश्यक तेलों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के कार्य सिद्धांत का आधार है ध्वनिक कैविटेशन। ऊपर दिया गया चित्र कैविटेशन बुलबुले के ढहने के प्रभाव और उसके परिणामस्वरूप पादप सामग्री से आवश्यक तेल के मुक्त होने को दर्शाता है
स्रोत: Altaf et al. 2018
अंतःस्फोट कर रहे कैविटेशन बुलबुलों के निकट परिस्थितियाँ अत्यंत तीव्र हो सकती हैं – जिससे 4500°C तक का तापमान और 100 MPa तक का दाब उत्पन्न होता है। अंतःस्फोट और उसके परिणामस्वरूप उत्पन्न दाब के अंतर से कैविटेशन हॉट स्पॉट में बहुत प्रबल अपरूपण बल और विक्षोभ उत्पन्न होते हैं। दाब के अंतर, तापमान के अंतर और अपरूपण के इन कारकों का संयोजन द्रव्यमान स्थानांतरण को और इस प्रकार निष्कर्षण प्रक्रियाओं को बढ़ावा देता है। तीव्र अल्ट्रासोनिक कैविटेशन बलों से कोशिकाएँ (उदाहरण के लिए, पौधों, जीवाणुओं या ऊतकों की) विघटित हो जाती हैं और अंतःकोशिकीय सामग्री (जैसे तेल, लिपिड, प्रोटीन और सक्रिय यौगिक) आसपास के विलायक में मुक्त हो जाती है।
इसलिए निष्कर्षण प्रक्रियाओं को तीव्र करने के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पसंदीदा विधि है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण ध्वनिक कैविटेशन और उसके द्रवगतिकीय अपरूपण बलों पर आधारित है
प्रयोगशाला से पायलट और औद्योगिक पैमाने तक के लिए उच्च-शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक।