Oprema za ekstrakciju kanabisa – prednost sonikacije
Oprema za ultrazvučnu ekstrakciju ima mnoge prednosti koje je čine nadmoćnom metodom ekstrakcije konoplje i marihuane. Iako se ekstrakcija bioaktivnih spojeva poput THC-a i CBD-a iz kanabisa može provoditi različitim tehnikama, sonikacija nudi brojne prednosti. Zbog visokih prinosa, visokokvalitetnih ekstrakata, brzog procesa, niskih investicijskih i operativnih troškova te sigurnog rada jednostavnog za korisnika, ultrazvučna ekstrakcija preferirana je metoda za procese ekstrakcije kako u maloj tako i u industrijskoj proizvodnji ekstrakata kanabisa.
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije kanabisa
Ultrazvučni uređaji sa sondom vrsta su opreme za ekstrakciju koja upotrebljava ultrazvučne valove za razgradnju biljnog materijala i ekstrakciju željenih spojeva. Pokazalo se da ova metoda nadmašuje tradicionalne metode ekstrakcije kanabisa iz nekoliko razloga:
- Učinkovitost: Ultrazvučne sonde mogu ekstrahirati veći postotak ciljnih spojeva iz biljnog materijala nego tradicionalne metode ekstrakcije poput ekstrakcije otapalima ili destilacije vodenom parom. To je zato što ultrazvučne sonde upotrebljavaju visokofrekventne zvučne valove za razgradnju biljnog materijala na staničnoj razini, što olakšava ekstrakciju željenih spojeva.
- Brza ekstrakcija: Ultrazvučne sonde mogu ekstrahirati ciljne spojeve iz biljnog materijala u svega nekoliko minuta, dok tradicionalne metode ekstrakcije mogu trajati satima ili čak danima. To znači da ultrazvučne sonde mogu obraditi više materijala u kraćem vremenu, što ovu metodu ekstrakcije čini učinkovitijom.
- Puni spektar: Ultrazvučni uređaji sa sondom ekstrahiraju cijeli raspon bioaktivnih spojeva. To omogućuje proizvodnju ekstrakata punog spektra s pomoću ultrazvučnih sondi. Ti su ekstrakti poznati po svojem učinku združenog djelovanja, koji može biti važan za medicinske ili istraživačke svrhe.
- Sigurnost: Ultrazvučne sonde smatraju se sigurnijom metodom ekstrakcije u usporedbi s tradicionalnim metodama poput ekstrakcije otapalima, koja može uključivati upotrebu zapaljivih i potencijalno toksičnih otapala, ili ekstraktorima sa superkritičnim CO2, koji rade pod visokim tlakovima. Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je sa svim vrstama otapala, uključujući vodu i vodeni etanol, što je čini sigurnijom i ekološki prihvatljivijom metodom ekstrakcije.
Ukratko, ekstrakcija kanabisa s pomoću ultrazvučnih sondi ima nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne metode ekstrakcije, uključujući veću učinkovitost, brzinu, selektivnost i sigurnost.
Ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT (2kW) za industrijsku proizvodnju potpuno prirodnih, ekoloških ekstrakata kanabisa.
Ultrazvučni uređaji u usporedbi s ekstraktorom s CO2 za ekstrakciju kanabisa
Ekstrakcija superkritičnim CO2 konvencionalna je metoda proizvodnje ekstrakata kanabisa. Međutim, zbog visokih troškova, sigurnosnih problema i složenog rada, ultrazvučni uređaji zamijenili su brojne instalirane ekstraktore s CO2. U nastavku pročitajte o prednostima zbog kojih sonikacija nadmašuje ekstrakciju superkritičnim CO2.
- Prinos: Pokazalo se da ultrazvučna ekstrakcija daje veće prinose željenih spojeva u usporedbi s ekstrakcijom s CO2. To je zato što ultrazvučna ekstrakcija može razgraditi biljni materijal na staničnoj razini, omogućujući učinkovitiju ekstrakciju ciljnih spojeva.
- Brzina: Ultrazvučna ekstrakcija može se dovršiti u svega nekoliko minuta, dok ekstrakcija s CO2 može trajati nekoliko sati. To znači da je ultrazvučna ekstrakcija brža metoda i da može obraditi veće volumene materijala u kraćem vremenu.
- Selektivnost: Ultrazvučna ekstrakcija daje ekstrakte širokog spektra koji sadržavaju širok raspon bioaktivnih spojeva. Ekstrakti širokog spektra cijenjeni su zbog svojeg takozvanog učinka združenog djelovanja, pri kojem tvari sinergijski podupiru i pojačavaju svoje specifične učinke. To ultrazvučnu ekstrakciju čini izvrsnim izborom za terapijske ekstrakte, kao i za istraživačke svrhe.
- Energetska učinkovitost: Ultrazvučna ekstrakcija troši manje energije od ekstrakcije s CO2, što je čini ekološki prihvatljivijom opcijom.
- Trošak opreme: Oprema za ultrazvučnu ekstrakciju općenito je jeftinija od opreme za ekstrakciju CO2, što je može učiniti pristupačnijom opcijom za male proizvođače.
- Sigurnost: Ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi bez upotrebe zapaljivih ili toksičnih otapala. Voda ili vodena otopina etanola najčešće su korištena otapala za ekstrakciju kanabisa. Nasuprot tome, ekstrakcija CO2 zahtijeva upotrebu CO2 pod visokim tlakom. Ti visoki tlakovi donose rizik od istjecanja CO2 ili kvara opreme te povezane opasnosti visokog tlaka. Stoga se ultrazvučna ekstrakcija smatra sigurnijom metodom i za rukovatelje i za okoliš.
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa – princip djelovanja ultrazvuka u ekstrakciji
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na principu akustične kavitacije. Primjena ultrazvuka velike snage na tekućine i suspenzije stvara intenzivnu kavitaciju i smične sile. U suspenziji lišća, pupova, cvjetova, stabljika i drugih biljnih dijelova ultrazvučne smične sile razaraju biljne stanice i oslobađaju bioaktivne spojeve poput kanabidiola (CBD) i tetrahidrokanabinola (THC). Ultrazvučna ekstrakcija dobro je etablirana kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnika za izolaciju bioaktivnih biljnih spojeva. Osobito u proizvodnji visokokvalitetnih ulja kanabisa sonikacija je pokazala svoje prednosti zahvaljujući visokim prinosima (većoj količini dobivenog ekstrakta), izvrsnoj kvaliteti (puni spektar) i kratkom vremenu obrade. Primjena ultrazvučnih valova mehanička je obrada koja je netoksična, sigurna i prihvatljiva za okoliš.
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa u šarži od 120L uređajem UIP2000hdT i miješalicom
- Veći prinos
- Visoka kvaliteta
- Bez toplinske razgradnje
- Brza ekstrakcija
- Jednostavan i siguran rad
- Ekološki prihvatljiva ekstrakcija
Kratki pregled – prednosti ultrazvučnih ekstraktora Hielscher
Učinkovitost
- Veći prinosi
- Brz postupak ekstrakcije – u roku od nekoliko minuta
- Visokokvalitetni ekstrakti – blaga, netoplinska ekstrakcija
- Ekološki prihvatljiva otapala (voda, etanol, glicerol, biljna ulja itd.)
Jednostavnost
- Priključi i koristi – postavljanje i početak rada u roku od nekoliko minuta
- Visok kapacitet obrade – za proizvodnju ekstrakata u velikim razmjerima
- Šaržni rad ili kontinuirani rad u protočnoj liniji
- Jednostavna instalacija i puštanje u rad
- Prenosivost / pomičnost – prenosivi uređaji ili uređaji na kotačima
- Linearno povećanje kapaciteta – dodajte još jedan ultrazvučni sustav paralelno kako biste povećali kapacitet
- Daljinski nadzor i upravljanje – putem osobnog računala, pametnog telefona ili tableta
- Nadzor procesa nije potreban – postavite i pokrenite
- Visoke performanse – projektirano za kontinuiranu proizvodnju 24/7
- Robusnost i mali zahtjevi za održavanjem
- Visoka kvaliteta – projektirano i proizvedeno u Njemačkoj
- Brzo punjenje i pražnjenje između šarži
- Jednostavno čišćenje
Sigurnost
- Jednostavan i siguran rad
- Ekstrakcija bez otapala ili s otapalima (voda, etanol, biljna ulja, glicerol itd.)
- Bez visokih tlakova i temperatura
- Dostupni su protueksplozijski zaštićeni sustavi s certifikatom ATEX
- Jednostavno upravljanje (i putem daljinskog upravljanja)
UP400St Ultrazvučna ekstrakcija biljnog materijala poput kanabisa u šarži od 8L
Ultrazvučna oprema za ekstrakciju kanabisa
Hielscher Ultrasonic vaš je pouzdan partner za ultrazvučnu opremu visokih performansi za ekstrakciju kanabisa i drugog biljnog materijala. Uz nebrojene instalacije diljem svijeta, ultrazvučni ekstraktori Hielscher dobro su poznati po visokoj stopi ekstrakcije, pouzdanosti i robusnosti.
Od manjih kompaktnih stolnih ultrazvučnih uređaja poput UP400St (400W) do najsnažnijeg uređaja na svijetu UIP16000hdT, Hielscher pokriva cijeli raspon opreme za ultrazvučnu ekstrakciju. To nam omogućuje da vam preporučimo ultrazvučni ekstraktor koji najbolje odgovara zahtjevima vašeg procesa.
Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj
Ultrazvučni uređaji Hielscher poznati su po najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućuju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Ultrazvučni uređaji Hielscher lako podnose teške uvjete i zahtjevna okruženja.
Hielscher Ultrasonics tvrtka je s ISO certifikatom i poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i jednostavnim rukovanjem. Naravno, ultrazvučni uređaji Hielscher sukladni su zahtjevima CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | – | UP100H |
| 10 do 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 do 300L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| – | veći | skupina uređaja UIP16000 |
Korisne činjenice
Pregled i usporedba najčešćih metoda ekstrakcije kanabisa
Ultrazvučna ekstrakcija
Proizvod: Ultrazvučnom ekstrakcijom dobiva se visokokvalitetan ekstrakt punog spektra. Sirovi ekstrakt pročišćava se filtracijom, destilacijom i/ili vinterizacijom.
Trošak opreme: počevši od približno US$5.000 pa sve do nekoliko puta US$100.000, ovisno o kapacitetu i konfiguraciji
Konfiguracija: šaržna obrada / obrada u bačvi ili kontinuirani rad u liniji
Tehničke vještine: jednostavno i sigurno rukovanje i upravljanje
Otapalo: mogu se upotrebljavati sve vrste otapala, kao što su voda, smjesa vode i alkohola, izopropilni alkohol, heksan, etanol, metanol, butan, biljna ulja (maslinovo ulje, kokosovo ulje), glicerin itd.
Ciljani spojevi: puni spektar (svi dostupni kanabinoidi i terpeni)
Glavne prednosti: visok prinos, jednostavno upravljanje, niski troškovi, jednostavno povećanje mjerila do industrijske proizvodnje
Ekstrakcija otapalom (alkohol, etanol)
Proizvod: obično sirovi ekstrakt koji zahtijeva daljnje pročišćavanje, primjerice vinterizacijom ili filtracijom. Etanolni ekstrakt obično se dodatno pročišćava destilacijom nakon vinterizacije i filtracije.
Trošak opreme: između $5.000 i nekoliko milijuna, ovisno o veličini, mogućnostima ili mogućnostima automatizacije.
Tehničke vještine: osposobljenost u osnovama kemije / srednja razina vještina.
Ciljani spojevi: svi dostupni kanabinoidi; dobiveni ekstrakt sadrži male količine monoterpena.
Ekstrakcija pomoću CO2
Proizvod: sirovi ekstrakt koji zahtijeva daljnje pročišćavanje, primjerice vinterizacijom ili filtracijom
Trošak opreme: između $100.000 i nekoliko milijuna USD, ovisno o veličini, mogućnostima ili automatizaciji
Tehničke vještine: osposobljenost za rad s tekućim CO2 (sustav pod visokim tlakom – sigurnost)
Ciljani spojevi: kanabinoidi uz samo male količine monoterpena
Ekstrakcija ugljikovodicima
Proizvod: shatter, budder, vosak, HTFSE, HCFSE ili sirovi ekstrakt za destilaciju ili terpeni za dodavanje destilatu
Trošak opreme: $5.000 do $100.000, ovisno o veličini i mogućnostima
Tehničke vještine: osposobljenost u kemiji i sigurnosti (upotreba zapaljivih tekućina, tekućeg butana)
Ciljani spojevi: svi kanabinoidi
Primjena ultrazvučnih valova za ekstrakciju
Kada se ultrazvuk visokih performansi primjenjuje na tekuće sustave (uključujući suspenzije i viskozne paste), nastaje akustična kavitacija. Akustična kavitacija opisuje pojavu nastanka, rasta i konačne implozije kavitacijskih mjehurića. Tijekom širenja ultrazvučnih valova vakuumski mjehurići osciliraju, rastu i kolabiraju u trenutku kada mjehurić više ne može apsorbirati energiju. Implozija mjehurića lokalno stvara ekstremne uvjete vrlo visokih temperatura, tlakova, brzina zagrijavanja i hlađenja te razlika tlakova i mlazova tekućine. Ekstremni uvjeti uzrokuju toplinske, mehaničke i kemijske učinke. Razaranje stanica i oslobađanje bioaktivnih spojeva (= ekstrakcija) mehanički je učinak koji je vrlo djelotvoran i učinkovit.
Akustična kavitacija, koju stvara ultrazvuk visokog intenziteta i niske frekvencije, stvara intenzivne smične sile i lokalno nastale velike razlike tlaka i temperature, koje osiguravaju potrebno djelovanje za razaranje stanica, intenzivno miješanje i prijenos tvari. Te se ultrazvučne smične sile uspješno primjenjuju za ekstrakciju kanabisa.
Zbog vrhunskog prinosa ekstrakta, visoke stope ekstrakcije, brzine procesa te jednostavnog i sigurnog rada, ultrazvučna ekstrakcija uspješno se primjenjuje za ekstrakciju raznovrsnih biljnih spojeva.
Snažni ultrazvučni valovi razaraju staničnu matricu bioloških struktura i oslobađaju bioaktivne spojeve. Prijenos tvari između biljnog materijala i otapala pojačava se. Zbog tih je mehanizama ultrazvučna ekstrakcija vrlo učinkovita za ekstrakciju kanabisa.
Istaknuti primjeri primjene ultrazvučne ekstrakcije uključuju kanabis (kanabinoide i ulje kanabisa iz marihuane i konoplje), kurkumin, papar, šafran, kavu, gorku dinju, maslinovo ulje, ulje avokada, kanu, ajurvedsko bilje, đumbir, čaj i drugo ljekovito bilje.
Dekarboksilacija
Dekarboksilacija je važan korak za učinkovitu proizvodnju glavnih bioaktivnih spojeva u kanabisu, kao što su Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), kanabidiol (CBD) i kanabigerol (CBG). Dekarboksilacija, poznata i kao „aktivacija” ili „dekarboksiliranje”, primjenjuje se kao predobrada za povećanje sadržaja THC-a (delta9-tetrahydrocannabinol) u biljnom materijalu. U kemijskom smislu dekarboksilacija je reakcija u kojoj se uklanja karboksilna skupina (-COOH) i oslobađa ugljikov dioksid (CO2). Kako bi se povećao sadržaj THC-a u biljnom materijalu kanabisa, primjenjuje se procesni korak dekarboksilacije. Dekarboksilacijom se količina nepsihoaktivnog spoja Δ9-tetrahydrocannabinolic acid (THCA) može pretvoriti u psihoaktivni THC. Δ9-Tetrahydrocannabinolic acid dekarboksilira se pri zagrijavanju (na približno 105°C / 220°F tijekom 30 min. za suhi materijal, do 90min. za vlažni biljni materijal) i zatim se pretvara u psihoaktivni spoj Δ9-Tetrahydrocannabinol.
Na sličan se način biljni materijal kanabisa bogat CBD-A može dekarboksilirati toplinskom obradom i time pretvoriti u CBD. Za winterizaciju biljnog materijala, osušeni usitnjeni biljni materijal zagrijava se na približno 160°C / 320°F tijekom 30–60min. kako bi se pokrenula dekarboksilacija.
Temperature dekarboksilacije kanabinoida:
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
Naknadni procesi – filtracija i destilacija
Nakon ultrazvučne ekstrakcije čestice kanabisa moraju se filtracijom ukloniti iz tekućine. Stoga se suspenzija kanabisa procjeđuje kroz filtar, primjerice mrežicu (npr. filtarsku čarapu), ili s pomoću filtarske preše. Dobivena matična otopina otapala (npr. etanola) i ekstrakta kanabisa zatim se koncentrira odvajanjem etanola. Za uklanjanje otapala destilacijom obično se upotrebljavaju rotacijski isparivači ili sustavi za vakuumsku destilaciju.
Rotacijski isparivač (kolokvijalno roto-vap) uobičajeno se upotrebljava za odvajanje otapala kao što je etanol od kanabisa, čime se proizvodi pročišćeno ulje kanabisa. Regulirana temperatura i jednostavno rukovanje čine rotacijski isparivač prevladavajućom opremom za destilaciju u industriji kanabisa.
Vakuumska destilacija uglavnom se upotrebljava za izolaciju CBD-a za farmaceutsku i medicinsku primjenu, pri čemu je potrebno ukloniti terpene i/ili THC. Budući da terpeni, THC i CBD imaju visoka vrelišta (između 160–250°C / 310–482°F), destilacija u atmosferskim uvjetima zahtijevala bi obradu pri visokoj temperaturi, što dovodi do toplinske razgradnje kanabinoida osjetljivih na toplinu. Osim toga, izlaganje kisiku pokreće oksidacijske reakcije, što negativno utječe na kvalitetu kanabinoida. Primjenom vakuuma snižavaju se vrelišta. Nadalje, primjenom vakuuma uklanja se kisik. Time destilacija u vakuumskim uvjetima smanjuje toplinsku i oksidacijsku razgradnju ekstrakata.
Winterizacija
Vinterizacija je postupak uklanjanja biljnih lipida, masti i voskova ispiranjem alkoholom kako bi se kanabinoidi i terpeni odvojili od neželjenih tvari, poput biljnih voskova, masti i klorofila. Za vinterizaciju se ekstrahirano ulje kanabisa stavlja u etanol i hladi na temperature niže od -20°C / -6°F. Pri tim niskim temperaturama lipidi, masti i voskovi talože se i mogu se ukloniti.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih dimenzija.