Brza i jednostavna ultrazvučna ekstrakcija kanabisa
Brže izvlačite kanabinoide, terpene i druge vrijedne spojeve kanabisa uz Hielscher ultrazvučne ekstrakcijske sustave. Ultrazvuk pojačava prijenos mase, razbija biljne stanice i pomaže učinkovito otpuštati aktivne spojeve u odabrani otapalo – od etanola i jestivih ulja do specijaliziranih ekstrakcijskih medija.
Ultrazvučna oprema za ekstrakciju kanabisa za veće prinose i bržu obradu
Bilo da razvijate laboratorijski protokol, validirate pilot proces ili skalirate do industrijske proizvodnje, Hielscher ultrasonikatori omogućuju vam preciznu kontrolu amplitude, temperature, tlaka, vremena zadržavanja i uvjeta otapala. To čini ultrazvučnu ekstrakciju pouzdanim izborom za reproduktivne ekstrakte kanabisa i konoplje s kratkim vremenom obrade i skalabilnim protokom.
Zašto procesori biraju Hielscher ultrazvučnu ekstrakciju:
- Brža ekstrakcija kanabinoida i terpena
- Visoka učinkovitost ekstrakcije i reproducibilna kvaliteta proizvoda
- Blaga, netermalna obrada za spojeve osjetljive na toplinu
- Kompatibilno s uobičajenim otapalima za ekstrakciju, uključujući etanol i nosive ulja
- Jednostavno skaliranje od laboratorijskih ispitivanja do pune industrijske proizvodnje
- Konzultacije o procesima, testiranje izvedivosti i podrška pri instalaciji od Hielscherovih inženjera
Recite nam vaše sirovine, otapalo, veličinu serije ili protok, te ciljani ekstrakt. Preporučit ćemo odgovarajući ultrazvučni sustav i parametre procesa za vašu primjenu.
Sonikator UP400St za ekstrakciju kanabisa
| metoda | Izazovi i zabrinutosti | Prednosti ultrazvučne ekstrakcije |
|---|---|---|
| maceracija | Dugo vrijeme obrade | Brži prijenos mase i kraće vađenje |
| Soxhlet | Izloženost toplini i potražnja za otapalom | Blago, niskotemperaturno vađenje |
| superkritični CO2 | Kapitalni troškovi i ograničenja kapaciteta | Može se kombinirati ili nadograditi za poboljšanje vađenja |
| ekstrakcija etanolom | Prinos, brzina, očuvanje terpena | Bolje razbijanje stanica i ponovljivi parametri |
Hielscher ultrazvučni uređaji za ekstrakciju kanabisa – Znanstveno dokazana učinkovitost!
Casiraghi i kolege s talijanskog sveučilišta u Milanu usporedili su tri metode ekstrakcije kanabisa: ultrazvučnu ekstrakciju, Soxhlet ekstrakciju i maceraciju.
Studija je imala za cilj istražiti učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije za ekstrakciju kanabinoida iz cannabis sative i usporediti je s drugim metodama ekstrakcije, kao što su Soxhlet ekstrakcija i maceracija.
Istraživači su koristili Hielscher ultrazvučni procesor UP200Ht (vidi sliku lijevo) za proces ekstrakcije i otkrili su da je metoda ekstrakcije potpomognuta ultrazvukom bila učinkovitija u ekstrakciji kanabinoida od druge dvije metode. Ultrazvučna ekstrakcija također je bila brža, učinkovitija i manje radno intenzivna od ostalih metoda.
Ekstrakcija je provedena korištenjem maslinovog ulja kao otapala. Biljni materijal je dodan u otapalo i sonikiran 10 minuta pri 60% amplitude s ultrazvučnim uređajem UP200Ht.
Nakon koraka sonikacije, ekstrakt je filtriran i otapalo je upareno pod sniženim tlakom da se dobije koncentrirani ekstrakt. Ekstrakt je zatim analiziran na sadržaj kanabinoida pomoću tekućinske kromatografije visoke učinkovitosti (HPLC).
Sve u svemu, rezultati ove studije pokazali su da je ultrazvučna ekstrakcija kanabinoida CBD i THC u maslinovom ulju učinkovita metoda za ekstrakciju kanabinoida iz biljnog materijala Cannabis sativa, s visokim prinosima i čistoćom.
Jedna od prednosti ultrazvučne ekstrakcije pomoću UP200Ht je da može proizvesti veće prinose kanabinoida u kraćem vremenu od tradicionalnih metoda ekstrakcije. Istraživači su također primijetili da je ultrazvučna ekstrakcija ekološki prihvatljivija metoda u usporedbi s drugim metodama ekstrakcije, budući da zahtijeva manje otapala i energije. Osim toga, ultrazvučna ekstrakcija može se lako povećati za industrijsku proizvodnju, što je čini metodom koja obećava za veliku proizvodnju CBD ekstrakata.
Zaključno, studija sugerira da je ultrazvučna ekstrakcija pomoću UP200Ht obećavajuća metoda za ekstrakciju kanabinoida iz cannabis sative u medicinske svrhe.
(usp. Casiraghi et al., 2022.)
Ultrazvučna ekstrakcija je vrlo učinkovita metoda za ekstrakciju kanabinoida kao što su CBD i THC. Maslinovo ulje korišteno je kao otapalo, ultrazvučna ekstrakcija je izvedena s UP200ST.
(slika i studija: © Casiraghi et al., 2022.)
Industrijski sonikator UIP2000hdT s miješalicom u bačvi za veliku ekstrakciju kanabisa
Sonikacija i uvjeti ekstrakcije
Hielscher ultrazvučni ekstraktori daju vam potpunu kontrolu nad svim relevantnim parametrima procesa, uključujući amplitudu, vrijeme sonikacije, tlak, temperaturu, protok i sastav otapala. To vam omogućuje optimizaciju procesa ekstrakcije za prinos, profil ekstrakta, protok i zahtjeve naknadne obrade.
Proces sonikacije kanabisa
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom temelji se na ponavljanju ciklusa visokog i niskog tlaka. Ovi naizmjenični ciklusi visokog i niskog tlaka od 20 000 puta u sekundi sonikacije stvaraju intenzivne sile smicanja i mlazove tekućine. Ovaj ekstremni stres nadilazi selektivnost membrane, perforira i lomi staničnu stijenku i rezultira velikim prijenosom mase između unutarnje stanice i okolnog otapala. Ultrazvučnom ekstrakcijom mogu se postići veći prinosi i kraće trajanje ekstrakcije. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija proces koji se može ponoviti, rezultati ekstrakcije mogu se ponoviti za standardiziranu kvalitetu ekstrakta.
Hielscherovi ultrazvučni ekstraktori daju vam potpunu kontrolu nad važnim parametrima ekstrakcije. Podešavanjem amplitude, trajanja, tlaka i sastava tekućine, izlaz procesa ekstrakcije može se precizno kontrolirati i reproducirati.
Otapala za ekstrakciju kanabisa
Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je sa svim uobičajenim otapalima, što vam omogućuje korištenje otapala po vašem izboru, kao što su voda, otapala i ulja (npr. H2O, CO2, etanol, metanol, butan, propan, maslinovo ulje, kokosovo ulje itd.).
Uobičajena otapala i mediji za ekstrakciju uključuju:
For oral products, food-grade solvents and carrier oils are often preferred. For analytical testing and quality control, laboratory solvents may be used. For industrial cannabinoid extraction, ethanol and CO2-based processes are common choices. Ultrasonication can improve mass transfer in many of these solvent systems and can therefore help reduce extraction time, improve extraction efficiency, or support process standardization.
Temperatura ekstrakcije
Za mnoge procese botaničke ekstrakcije, učinkovita ultrazvučna ekstrakcija postiže se na procesnim temperaturama između 0°C i 60°C. Niže temperature mogu pomoći u očuvanju hlapivih aroma i sastojaka osjetljivih na temperaturu, dok umjerene temperature mogu poboljšati topljivost i brzinu ekstrakcije. Idealna temperatura ovisi o otapalu, biomasi, ciljanim spojevima i specifikacijama konačnog proizvoda.
Hielscherovi ultrazvučni sustavi mogu se integrirati s rashladnim omotačima, izmjenjivačima topline i reaktorima s kontroliranom temperaturom kako bi se proces ekstrakcije održao unutar željenog temperaturnog raspona.
Kombinirane metode ekstrakcije – Sinergije
Nadogradnja ultrazvučnog ekstraktora u postojeći pogon za ekstrakciju kanabisa može pomoći u poboljšanju performansi ekstrakcije, povećanju produktivnosti, smanjenju vremena ekstrakcije ili učiniti proces reproducibilnijim.
Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno kombinirati s tlakom, toplinom, superkritičnim uvjetima ekstrakcije ili Soxhlet ekstraktorom za poboljšanje rezultata i/ili prilagođavanje postavki ekstrakcije specifičnim zahtjevima. Naknadna ugradnja ultrazvučnog uređaja u postojeće postrojenje za ekstrakciju kanabisa od posebnog je interesa ako postojeća metoda ekstrakcije ne daje željenu učinkovitost i učinak.
Već postojeće strojeve za ekstrakciju moguće je jednostavno nadograditi implementacijom ultrazvučnog ekstraktora. Rado ćemo vam pomoći s ocjenom procesa, odabirom opreme, konceptima instalacije i integracijom u vaše postojeće proizvodne linije.
Pročitajte više o ultrazvučno poboljšanoj superkritičnoj CO2 ekstrakciji!
Područja primjene za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa
Precizna kontrola procesa i linearna skalabilnost omogućuju prijenos parametara ekstrakcije s laboratorijskih ispitivanja na pilotsku proizvodnju i proizvodnju u punom opsegu. To omogućuje procesorima razvoj pouzdane metode ekstrakcije, njeno verificiranje u manjim razmjerima i povećanje razmjera s povjerenjem.
Kanabinoidi, terpeni i drugi aktivni sastojci biljke kanabisa ekstrahiraju se u višestruke svrhe. Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana metoda za dobivanje ekstrakata biljke kanabisa
- medicinska/farmaceutska proizvodnja
- rekreacijski proizvodi od kanabisa
- nutriceutika i proizvodnja hrane
- prije daljnje obrade, npr. nanoemulzifikacije
- ispitivanje potencije lijekova
- forenzička/kemijska analiza
Ultrazvučni ekstraktori – Za male i velike
Hielscher Ultrasonics je vaš partner za ultrazvučnu opremu za ekstrakciju visokih performansi. Bilo da želite proizvoditi manje serije visokokvalitetnih CBD ekstrakata za svoj butik ili prerađivati velike količine konoplje ili marihuane u industrijskim razmjerima – Hielscher Ultrasonics ima idealnu ultrazvučnu opremu za ekstrakciju za vas!
Linearna skalabilnost i precizna kontrola procesa omogućuju pouzdane rezultate na bilo kojoj razini. Pročitajte više o povećanju ultrazvučnih procesa ekstrakcije!
Pomažemo vam: Naše konzultacije & Usluga optimizacije procesa
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo s ultrazvučnom obradom i ima duboko razumijevanje procesa ultrazvučne ekstrakcije. Pomažemo vam s preporukama za najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš proces i educiramo vas kako najučinkovitije koristiti naše uređaje. Naši inženjeri dostupni su za usluge instalacija diljem svijeta.
U našem potpuno opremljenom laboratoriju za ultrazvučne procese u Njemačkoj, naš tim procesnih inženjera i kemičara može razviti i optimizirati vaš proces za vas ili zajedno s vama.
- kratko vrijeme ekstrakcije
- visok stupanj ekstrakcije
- Potpunija ekstrakcija
- blaga, netermalna obrada
- jednostavna integracija i siguran rad
- nema opasnih/otrovnih kemikalija, nema nečistoća
- niska cijena
- energetski učinkovit
- zelena ekstrakcija: ekološki prihvatljiva
Što je ultrazvučna ekstrakcija kanabisa?
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa je metoda ekstrakcije koja koristi visokoučinkovit ultrazvuk za oslobađanje kanabinoida, terpena i drugih bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala kanabisa ili konoplje. Ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne odstupajuće sile u tekućini, što remeti stanične strukture biljaka i poboljšava prijenos mase između biljnih materijala i otapala.
Kako ultrazvuk poboljšava ekstrakciju kanabinoida?
Ultrazvuk poboljšava ekstrakciju kanabinoida tako što razbija stanične stijenke, povećava prodiranje otapala i ubrzava oslobađanje spojeva iz biljne matrice. To može skratiti vrijeme ekstrakcije i poboljšati učinkovitost ekstrakcije u usporedbi s sporim pasivnim metodama poput maceracije.
Koji kanabinoidi se mogu ekstrahirati ultrazvučnom ekstrakcijom?
Ultrazvučna ekstrakcija može se koristiti za izdvajanje kanabinoida poput CBD-a, THC-a, THCA-e, CBDA-e, CBG-a i drugih spojeva prisutnih u biomasi kanabisa ili konoplje. Konačni profil kanabinoida ovisi o biljnom materijalu, otapalu, temperaturi, vremenu ekstrakcije i uvjetima daljnje obrade.
Može li ultrazvučna ekstrakcija očuvati terpene?
Da, ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi na niskim i kontroliranim temperaturama, što je korisno pri obradi toplinski osjetljivih spojeva poput terpena. Kontrola temperature, kratko vrijeme ekstrakcije i odgovarajući izbor otapala pomažu u zaštiti hlapljivih i osjetljivih komponenti ekstrakta.
Koja otapala se mogu koristiti za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa?
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa kompatibilna je s mnogim uobičajenim ekstrakcijskim medijima, uključujući etanol, mješavine vode i etanola, jestiva ulja poput maslinovog ili kokosovog ulja, te druge otapala specifična za proces. Najbolje otapalo ovisi o namijenjenom proizvodu, regulatornim zahtjevima, daljnjoj obradi i ciljnim spojevima.
Je li ultrazvučna ekstrakcija pogodna za ekstrakciju kanabisa u etanolu?
Da, etanol se često koristi u ultrazvučnoj ekstrakciji kanabisa. Sonikacija može pojačati ekstrakciju etanolom poboljšavajući kontakt između otapala i biljnog materijala, smanjujući vrijeme ekstrakcije i podržavajući reproducibilne uvjete procesa.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija kanabisa koristiti s nosačima uljima?
Da, kanabinoidi se mogu ekstrahirati u nosačkim uljima poput maslinovog ulja ili kokosovog ulja. To može biti korisno za formulacije gdje ulje služi izravno kao medij za ekstrakt ili kao dio konačne formulacije proizvoda.
Je li ultrazvučna ekstrakcija kanabisa toplinski proces?
Ne. Ultrazvučna ekstrakcija smatra se nježnom, netermalnom metodom ekstrakcije. Iako je potrebno pratiti i kontrolirati temperaturu procesa, učinak ekstrakcije je prvenstveno mehanički: kavitacija, smične sile, razbijanje čestica i poboljšani prijenos mase.
Koliko traje ultrazvučna ekstrakcija kanabisa?
Vrijeme vađenja ovisi o biljnom materijalu, veličini čestica, otapalu, temperaturi, koncentraciji čvrstih tvari, amplitudi ultrazvuka i konfiguraciji opreme. U mnogim primjenama, sonikacija značajno smanjuje vrijeme vađenja u usporedbi s konvencionalnom maceracijom.
Može li se ultrazvučno vađenje kanabisa skalirati za industrijsku proizvodnju?
Da. Ultrazvučna ekstrakcija može se skalirati od laboratorijskih testiranja do pilot i industrijske proizvodnje. Hielscher ultrazvukaatori dostupni su za male serije ispitivanja, razvoj procesa i kontinuiranu obradu u velikoj mjeri.
Koji parametri procesa su najvažniji u ultrazvučnoj ekstrakciji kanabisa?
Važni parametri uključuju ultrazvučnu amplitudu, vrijeme sonikacije, temperaturu, tlak, vrstu otapala, omjer otapala i biomase, veličinu čestica te uvjete miješanja ili protoka. Precizna kontrola ovih parametara pomaže u postizanju ponovljive kvalitete ekstrakta.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija dodati postojećoj liniji za ekstrakciju kanabisa?
Da. Ultrazvukom aktivirani uređaji često se mogu integrirati u postojeće sustave ekstrakcije kako bi se poboljšao prijenos mase, smanjilo vrijeme obrade ili povećala učinkovitost ekstrakcije. Najbolji koncept integracije ovisi o trenutnoj metodi ekstrakcije, rukovanju otapalom, kapacitetu i dostupnom prostoru za proces.
Koji Hielscher ultrazvučni uređaj je pogodan za ekstrakciju kanabisa?
Pravi ultrazvučni uređaj ovisi o potrebnoj veličini serije, protoku, otapalu, biljnim materijalima i ciljevima proizvodnje. Manji uređaji pogodni su za testove izvodljivosti i razvoj protokola u laboratorijskim razmjerima, dok su industrijski ultrazvučni uređaji UIP-serije dizajnirani za ekstrakciju u pilotskom i proizvodnom razmjeru.
Kako odabrati pravi ultrazvučni sustav za ekstrakciju?
Da biste odabrali pravi sustav, definirajte vrstu biomase, ciljne kanabinoide ili terpenes, otapalo, veličinu serije ili kontinuirani protok, temperaturna ograničenja i korake naknadne obrade. Hielscher će preporučiti ultrazvučni procesor, sonotrodu, reaktor i parametre procesa na temelju ovih zahtjeva.
Osnovne informacije o ultrazvučnoj ekstrakciji
Snažni ultrazvuk je dokazana metoda za učinkovitu i pouzdanu ekstrakciju aktivnih spojeva uključujući biljne/ljekovite spojeve, ulja, proteine i bioaktivne tvari (npr. flavone, polifenole, antocijane, arome) iz biljaka, biljaka, cvijeća i sjemenki.
Za ultrazvučnu ekstrakciju, snažni ultrazvučni valovi se spajaju u mješavinu biljke i otapala, tako da dolazi do akustične kavitacije. Akustična kavitacija opisuje se kao ultrazvučno uzrokovano stvaranje, rast i implozivno kolapsiranje mjehurića u tekućinama.
“Tijekom kavitacije, kolaps mjehurića proizvodi intenzivno lokalno zagrijavanje i visoke tlakove, s vrlo kratkim vijekom trajanja. U oblacima kavitirajućih mjehurića, te vruće točke imaju ekvivalentne temperature od otprilike 5000 K, tlakove od oko 1000 atmosfera i brzine zagrijavanja i hlađenja iznad 1010 K/s. Kod kavitacije s jednim mjehurićima uvjeti mogu biti čak i ekstremniji. Kavitacija, dakle, može stvoriti ekstremne fizičke i kemijske uvjete u inače hladnim tekućinama. Ako se tekućine koje sadrže krutine ozrače ultrazvukom, može doći do sličnih pojava. U blizini proširene čvrste površine, kolaps šupljine postaje nesferičan, što pokreće mlazove tekućine velike brzine u čvrstu površinu. Ovi mlazovi i povezani udarni valovi mogu uzrokovati znatna oštećenja površine i izložiti svježe, jako zagrijane površine. Osim toga, doći će do sudara velikih brzina među česticama tijekom ultrazvučnog zračenja suspenzija tekućeg praha kroz kavitaciju i udarne valove koje ona stvara u takvim kašama. Rezultirajući sudari mogu izazvati dramatične promjene u površinskoj morfologiji, sastavu i reaktivnosti.” [Suslick 2001: 2f.]
Ovi intenzivni uvjeti ultrazvučne kavitacije imaju nekoliko učinaka na biljni materijal i njihovu mogućnost ekstrakcije:
- prevladavanje selektivnosti stanične membrane
- povećan prijenos mase između stanice unutar i okolnog otapala
- lom stanica
- oslobađanje unutarstaničnog materijala
To čini sonikaciju vrlo učinkovitom metodom ekstrakcije. Zbog intenzivnih mehaničkih sila, često se mogu koristiti zelena i blaga otapala kao što su voda, etanol itd.
Ultrazvučna ekstrakcija skraćuje vrijeme ekstrakcije i omogućuje smanjenu i/ili blažu upotrebu otapala. To znači da ultrazvučna ekstrakcija rezultira višim stopama ekstrakcije i proizvodi zdravije ekstrakte. To je zbog karakteristika njegovog rada na niskim temperaturama kako bi se smanjio gubitak topline uzrokovan temperaturnim faktorima, ali i kako bi se izbjeglo isparavanje tvari zbog niskog vrelišta i također kako bi se zadržale biološki aktivne tvari.
Još jedna prednost ultrazvučne ekstrakcije leži u jednostavnoj i sigurnoj uporabi te primjeni koju je moguće precizno kontrolirati. Kao metoda ne-termalne ekstrakcije, ultrazvuk se može provesti na niskim temperaturama tako da se izbjegne razgradnja toplinski osjetljivih, toplinski labilnih tvari.
Literatura/Reference
- 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.
- Da Porto, C.; Natolino, A.; Decorate, D. (2015): Effect of ultrasound pre-treatment of hemp (Cannabis sativa L.) seed on supercritical CO2 extraction of oil. J Food Sci Technol 2015 Mar 25;52(3):1748-53.
- Karami, Z.; Yousefi, G.; Alipour, M.; Emam Djomeh, Z.(2013): Modeling and Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) of Oil from Cannabis with RSM.
Ultrazvučna obrada: Hielscher vas podržava od izvedivosti i optimizacije do komercijalne proizvodnje!
SonoStation: Mobilni sustav "ključ u ruke" za ultrazvučnu obradu – koji se sastoji od ultrazvučnih raspršivača, pumpe, miješalice i spremnika