Kristalizacija kanabinoida sonikacijom
Kristalizacija je nužan procesni korak za proizvodnju kristalnog izolata CBD-a. Ultrazvučna nanokristalizacija (sonokristalizacija) široko se primjenjuje za dobivanje kristalnih izolata poput izolata CBD-a iz prezasićene otopine. Intenzivno miješanje izazvano ultrazvučnim valovima velike snage potiče stvaranje besprijekornih kristala CBD-a. Ultrazvučna kristalizacija precizno je upravljiva, visoko učinkovita i brza metoda za proizvodnju kristalnog izolata CDB-a.
Ultrazvučna kristalizacija CBD-a
Kristalizacija izolata CBD-a proces je taloženja u kojem u otapalu nastaje čvrsti CBD. Kako bi CBD kristalizirao, otopljena tvar (tj. destilirano ulje CBD-a) mora se otopiti u otapalu tako da nastane prezasićena otopina. Ultrazvučni valovi djeluju kao vanjski podražaj koji pokreće stvaranje kristalnih klica (nukleaciju) te pomaže poticati i kontrolirati rast kristala.
Uobičajena otapala: pentan ili heptan.
Kako ultrazvučna obrada potiče kristalizaciju CBD-a?
Ultrazvučna obrada visoko je učinkovita metoda miješanja kojom nastaje homogena prezasićena otopina ekstrakta CBD-a u otapalu. Tijekom intenzivnog ultrazvučnog miješanja prezasićene otopine mogu nastati kristalne klice koje zatim služe kao mjesta rasta kristala CDB-a. Ultrazvučno miješanje pojačava prijenos tvari između početnih kristalnih klica i prezasićene otopine, pa kristali rastu brzo i ujednačeno. To znači da je sonikacija vrlo učinkovita tehnika za poticanje i kontrolu proizvodnje kristala CBD-a.
Reaktor s ultrazvučnim uređajem UIP2000hdT za sonokristalizaciju kanabinoida
Što kažu istraživanja
„Kada se ultrazvuk primjenjuje na otopinu radi kristalizacije, može znatno utjecati na svojstva kristalnih proizvoda. Ultrazvučno ozračivanje skraćuje vrijeme indukcije i sužava metastabilnu zonu te povećava brzinu nukleacije. Zbog tih učinaka općenito daje manje kristale s užom raspodjelom veličina u usporedbi s konvencionalnom kristalizacijom. Također, ultrazvučno ozračivanje može uzrokovati fragmentaciju postojećih kristala, koja nastaje sudaranjem kristala ili sonofragmentacijom.” [Kim and Suslick, 2018]
Kristalizacija kanabinoida uz miješanje
Ultrazvučna kristalizacija (poznata i kao sonokristalizacija) oblik je kontrolirane kristalizacije uz miješanje koji nadmašuje konvencionalne tehnike taloženja brzim stvaranjem kristala zahvaljujući intenzivnom ultrazvučnom miješanju. Ultrazvučno miješanje unosi snažne kinetičke sile u smjesu ekstrakta CBD-a i otapala. Time nastaje prezasićena otopina u kojoj ultrazvučno miješanje zatim potiče prijenos tvari koji povećava brzinu kristalizacije. Ultrazvučna kristalizacija brz je proces kojim se može precizno upravljati. To omogućuje rast kristala ujednačene veličine i održavanje visokog standarda kvalitete proizvoda. Prilagodbom parametara sonikacije ultrazvučna kristalizacija omogućuje dobivanje ujednačenih kristala mikrometarske ili nanometarske veličine. Primjenom utvrđenih procesnih parametara uzgojite kristale željene veličine. Primjenom sonokristalizacije moguće je istaložiti kristale nanometarske veličine koji nude superiornu bioraspoloživost i koje kupci cijene zbog veće učinkovitosti i izraženih zdravstvenih koristi. Precizna kontrola parametara sonokristalizacije daje ponovljive/reproducibilne rezultate. Nadalje, ultrazvučna kristalizacija kanabinoida može se potpuno linearno skalirati na bilo koji proizvodni volumen. Budući da se ultrazvučnom kristalizacijom dobiva visokokvalitetni izolat CBD-a, naknadni procesi poput pročišćavanja svode se na minimum.
Uređaj UP200St može se integrirati u kemijske reaktore s miješanjem radi ubrzavanja i poboljšavanja kristalizacije.
- Kristalizaciju uz miješanje
- Kokristalizaciju
- Kristalizaciju dodatkom antiotapala
- Kristalizaciju hlađenjem
- Kristalizaciju iz taline
- Reaktivnu kristalizaciju / taloženje
Ultrazvučni kristalizatori za proizvodnju izolata CBD-a
Hielscher Ultrasonics vaš je partner s dugogodišnjim iskustvom u ultrazvučnim procesima kristalizacije visokog učinka. Hielscher Ultrasonics isporučuje širok raspon opreme za ultrazvučnu kristalizaciju za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Oprema tvrtke Hielscher Ultrasonics ugrađena je u prehrambene i farmaceutske proizvodne pogone diljem svijeta te zadovoljava najviše standarde kvalitete. Prikladni za standardizaciju procesa, stalno visoku kvalitetu proizvoda i dobru proizvođačku praksu (GMP), Hielscher sustavi za ultrazvučnu kristalizaciju u skladu su s vašim ciljevima postizanja vrhunskih proizvodnih standarda.
- Kristali mikrometarskih i nanometarskih veličina (podesivo)
- Visoka učinkovitost
- Precizno kontroliran rast kristala
- Ujednačen rast kristala
- Besprijekoran oblik
- Proces s jednim prolazom / u jednoj posudi
- Ponovljiv, reproducibilan rezultat
- Jednostavno i sigurno rukovanje
Visoke amplitude za sonokristalizaciju
Sonikacija ultrazvučnim valovima visoke amplitude skratila je vrijeme indukcije više nego sonikacija valovima niske amplitude. [Kim and Suslick, 2018] Ultrazvučna obrada velike snage pri visokim amplitudama stvara stalno intenzivne mikroturbulencije, smične sile i miješanje. Ta mikroskopska i makroskopska gibanja u prezasićenoj suspenziji poboljšavaju prijenos mase i posljedično povećavaju brzinu kristalizacije. Industrijski ultrazvučni procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako održavati neprekidno u radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.
Sva je oprema izrađena za rad 24/7/365 pod punim opterećenjem, a njezina robusnost i pouzdanost čine je pouzdanim osloncem u vašem procesu sonokristalizacije. To Hielscher ultrazvučnu opremu čini pouzdanim radnim alatom koji zadovoljava vaše zahtjeve za sonokristalizaciju.
Precizno podesive amplitude za vrhunsku kristalizaciju
Svi Hielscher ultrazvučni procesori omogućuju precizno upravljanje te su stoga pouzdani radni alati u istraživanju i razvoju te proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost sonokristalizacije. Svi procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics omogućuju precizno podešavanje amplitude. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori mogu postići vrlo visoke amplitude i osigurati potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se lako održavati neprekidno u radu 24/7.
Precizno podešavanje amplitude i stalno praćenje ultrazvučnih procesnih parametara putem pametnog softvera omogućuju vam precizan utjecaj na reakciju sonokristalizacije. Tijekom svakog ciklusa sonikacije svi ultrazvučni parametri automatski se bilježe na ugrađenu SD karticu, tako da se svaki ciklus može procijeniti i kontrolirati. Optimalna sonikacija za najučinkovitiju sonokristalizaciju!
Sonikacija uz kontroliranu temperaturu
U procesima kristalizacije kanabinoida temperatura je ključan procesni parametar koji utječe na rezultat i kvalitetu kristala CBD-a. Hielscher reaktori za sonokristalizaciju opremljeni su rashladnim plaštem kako bi se procesna temperatura održavala unutar raspona. Nadalje, naši sustavi za sonokristalizaciju imaju inteligentni softver koji prati procesnu temperaturu putem priključivog temperaturnog senzora. U izborniku jednostavnom za uporabu korisnik može postaviti gornju i donju temperaturnu granicu. Čim procesna temperatura premaši zadani temperaturni raspon, ultrazvučni uređaj privremeno prestaje raditi dok se temperatura ne vrati unutar unaprijed postavljenog ∆T. Time dobivate preciznu kontrolu nad važnim procesnim parametrom kristalizacije „temperaturom”.
MultiPhaseCavitator za ujednačene kristale
MultiPhaseCavitator MPC48 jedinstveni je umetak za protočnu ćeliju s 48 kanila za ubrizgavanje druge faze (tj. destilata CBD-a) izravno u žarište kavitacije. Pritom vrlo homogena smjesa destilata CBD-a i otapala tvori prezasićenu otopinu u kojoj će nastati jezgre kristala CBD-a. Izlaganje ultrazvuku u ultrazvučnom reaktoru omogućuje precizno upravljivu nukleaciju i rast kristala. MultiPhaseCavitator čini procese kristalizacije vrlo učinkovitima i zahvaljujući preciznom upravljanju omogućuje standardizaciju procesa. Visoko standardiziran proizvodni proces dio je dobre proizvođačke prakse (GMP) i pomaže u kontinuiranoj proizvodnji proizvoda najviše kvalitete.
Ultrazvučni reaktor s umetkom MultiPhaseCavitator za poboljšanu sonokristalizaciju
Najviša kvaliteta – projektirano i proizvedeno u Njemačkoj
Kao poduzeće u obiteljskom vlasništvu i pod obiteljskom upravom, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvalitete svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji projektiraju se, proizvode i temeljito ispituju u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher čine je osloncem vaše proizvodnje. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodno je svojstvo ultrazvučnih sondi i reaktora visokih performansi tvrtke Hielscher.
Kontaktirajte nas sada i iznesite nam svoje zahtjeve za sonokristalizaciju! Preporučit ćemo vam najprikladniji ultrazvučni kristalizator i konfiguraciju reaktora!
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / reference
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Činjenice koje vrijedi znati
Pentan kao otapalo
n-pentan (CAS br. 109-6-0) ugljikovodično je otapalo koje se obično primjenjuje za kristalizaciju kanabinoida kao što je CBD.
„n-pentan nije bio akutno toksičan pri oralnom ili inhalacijskom izlaganju, nije nadraživao kožu ni oči te nije izazivao senzibilizaciju kože. Nije pokazao kumulativnu toksičnost pri razinama do 20.000 mg m(-3), što je približno polovica donje granice eksplozivnosti i najviša razina koja se smatrala sigurnom za ispitivanje. Nije izazivao razvojnu toksičnost i nije bio mutagen. Na temelju tih i drugih postojećih informacija zaključuje se da n-pentan ne zahtijeva razvrstavanje prema potencijalnim opasnostima od toksičnosti (kako su definirane u Prilogu VI. Direktive EU-a o opasnim tvarima iz 1993.), iako fizikalna svojstva upućuju na to da bi bilo primjereno upozoriti na mogućnost aspiracije. Nadalje, nema razloga za snižavanje trenutačno preporučenih razina profesionalne izloženosti. Naposljetku, iako postoje određena sigurnosna pitanja povezana sa zapaljivošću n-pentana, izostanak bilo kakve dokazive toksičnosti pri visokim razinama izlaganja upućuje na to da je rizik od štetnih učinaka na zdravlje minimalan za sve skupine stanovništva.” (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, dispergiranja, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.