Brza i jednostavna ultrazvučna ekstrakcija kanabisa
Brže ekstrahirajte kanabinoide, terpene i druge vrijedne spojeve iz kanabisa pomoću Hielscher sustava za ultrazvučnu ekstrakciju. Ultrazvuk visokog intenziteta pojačava prijenos mase, razara biljne stanice i pomaže učinkovitom oslobađanju aktivnih spojeva u odabrano otapalo – od etanola i jestivih ulja do specijaliziranih ekstrakcijskih medija.
Oprema za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa za veće prinose i bržu obradu
Bilo da razvijate laboratorijski protokol, validirate pilot-proces ili povećavate opseg do industrijske proizvodnje, Hielscher ultrazvučni uređaji omogućuju vam preciznu kontrolu amplitude, temperature, tlaka, vremena zadržavanja i uvjeta povezanih s otapalom. Time ultrazvučna ekstrakcija postaje pouzdan izbor za dobivanje ponovljivih ekstrakata kanabisa i konoplje uz kratko vrijeme obrade i skalabilan kapacitet obrade.
Zašto proizvođači odabiru Hielscher ultrazvučnu ekstrakciju:
- Brža ekstrakcija kanabinoida i terpena
- Visoka učinkovitost ekstrakcije i ponovljiva kvaliteta proizvoda
- Blaga, netoplinska obrada spojeva osjetljivih na toplinu
- Kompatibilnost s uobičajenim ekstrakcijskim otapalima, uključujući etanol i bazna ulja
- Jednostavno povećanje opsega od laboratorijskih ispitivanja do pune industrijske proizvodnje
- Savjetovanje o procesima, ispitivanje izvedivosti i podrška pri instalaciji koju pružaju Hielscher inženjeri
Navedite nam svoju sirovinu, otapalo, veličinu šarže ili protok te ciljani ekstrakt. Preporučit ćemo prikladnu ultrazvučnu konfiguraciju i procesne parametre za vašu primjenu.
Ultrazvučni uređaj UP400St za ekstrakciju kanabisa
| Metoda | Izazovi i poteškoće | Prednosti ultrazvučne ekstrakcije |
|---|---|---|
| Maceracija | Dugo vrijeme obrade | Brži prijenos mase i kraća ekstrakcija |
| Soxhlet | Izloženost toplini i potreba za otapalom | Blaža ekstrakcija pri nižoj temperaturi |
| Superkritični CO₂ | Investicijski troškovi i ograničenja kapaciteta obrade | Može se kombinirati ili naknadno ugraditi radi poboljšanja ekstrakcije |
| Ekstrakcija etanolom | Prinos, brzina, očuvanje terpena | Bolje razaranje 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, Soxhletovu ekstrakciju i maceraciju.
Cilj istraživanja bio je ispitati učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije za izdvajanje kanabinoida iz biljke cannabis sativa i usporediti je s drugim metodama ekstrakcije, poput Soxhletove ekstrakcije i maceracije.
Istraživači su za postupak ekstrakcije upotrijebili Hielscher ultrazvučni procesor UP200Ht (vidi sliku lijevo) i utvrdili da je metoda ekstrakcije potpomognute ultrazvukom učinkovitija u izdvajanju kanabinoida od drugih dviju metoda. Ultrazvučna ekstrakcija također je bila brža, učinkovitija i zahtijevala je manje rada od ostalih metoda.
Ekstrakcija je provedena uz maslinovo ulje kao otapalo. Biljni materijal dodan je otapalu i sonificiran 10 minuta pri amplitudi od 60% ultrazvučnim uređajem UP200Ht.
Nakon sonikacije ekstrakt je filtriran, a otapalo je ispareno pod sniženim tlakom kako bi se dobio koncentrirani ekstrakt. Zatim je visokoučinkovitom tekućinskom kromatografijom (HPLC) analiziran sadržaj kanabinoida u ekstraktu.
Sveukupno, rezultati ovog istraživanja pokazali su da je ultrazvučna ekstrakcija kanabinoida CBD-a i THC-a u maslinovu ulju učinkovita metoda izdvajanja kanabinoida iz biljnog materijala vrste Cannabis sativa, uz visoke prinose i čistoću.
Jedna od prednosti ultrazvučne ekstrakcije uređajem UP200Ht jest mogućnost postizanja viših prinosa kanabinoida u kraćem vremenu nego tradicionalnim metodama ekstrakcije. Istraživači su također istaknuli da je ultrazvučna ekstrakcija ekološki prihvatljivija metoda u usporedbi s drugim metodama ekstrakcije jer zahtijeva manje otapala i energije. Osim toga, ultrazvučna ekstrakcija može se lako povećati na industrijsko mjerilo, što je čini obećavajućom metodom za proizvodnju CBD ekstrakata u velikom opsegu.
Zaključno, istraživanje upućuje na to da je ultrazvučna ekstrakcija uređajem UP200Ht obećavajuća metoda za izdvajanje kanabinoida iz biljke cannabis sativa u medicinske svrhe.
Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita metoda izdvajanja kanabinoida poput CBD-a i THC-a. Kao otapalo upotrijebljeno je maslinovo ulje, a ultrazvučna ekstrakcija provedena je uređajem UP200ST.
(slika i istraživanje: © Casiraghi i sur., 2022)
Industrijski ultrazvučni uređaj UIP2000hdT s miješalicom u bačvi za ekstrakciju kanabisa u velikom opsegu
Uvjeti sonikacije i ekstrakcije
Hielscher ultrazvučni ekstraktori pružaju vam potpunu kontrolu nad svim relevantnim procesnim parametrima, uključujući amplitudu, vrijeme sonikacije, tlak, temperaturu, protok i sastav otapala. To vam omogućuje optimizaciju postupka ekstrakcije s obzirom na prinos, profil ekstrakta, kapacitet obrade i zahtjeve daljnje obrade.
Postupak sonikacije kanabisa
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom temelji se na ponavljajućim ciklusima visokog i niskog tlaka. Ti izmjenični ciklusi visokog i niskog tlaka, koji se tijekom sonikacije ponavljaju 20.000 puta u sekundi, stvaraju intenzivne smične sile i mlazove tekućine. To ekstremno naprezanje nadvladava selektivnost membrane, probija i razara staničnu stijenku te dovodi do intenzivnog prijenosa mase između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala. Ultrazvučnom ekstrakcijom mogu se postići viši prinosi i kraće trajanje ekstrakcije. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija ponovljiv postupak, rezultati ekstrakcije mogu se ponavljati radi postizanja standardizirane kvalitete ekstrakta.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori pružaju vam potpunu kontrolu nad važnim parametrima ekstrakcije. Podešavanjem amplitude, trajanja, tlaka i sastava tekućine rezultat postupka ekstrakcije može se precizno kontrolirati i reproducirati.
Otapala za ekstrakciju kanabisa
Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je sa svim uobičajenim otapalima, što vam omogućuje upotrebu otapala po izboru, poput vode, otapala i ulja (npr. H2O, CO2, etanola, metanola, butana, propana, maslinova ulja, kokosova ulja itd.).
Uobičajena otapala i ekstrakcijski mediji uključuju:
Za proizvode za oralnu primjenu često se prednost daje otapalima prehrambene kvalitete i uljima nosačima. Za analitička ispitivanja i kontrolu kvalitete mogu se upotrebljavati laboratorijska otapala. Za industrijsku ekstrakciju kanabinoida uobičajeni su izbor etanol i postupci na bazi CO2. Ultrazvučna obrada može poboljšati prijenos tvari u mnogim od tih sustava otapala te stoga može pomoći skratiti vrijeme ekstrakcije, poboljšati učinkovitost ekstrakcije ili poduprijeti standardizaciju procesa.
Temperatura ekstrakcije
U mnogim postupcima ekstrakcije biljnih tvari učinkovita ultrazvučna ekstrakcija postiže se pri procesnim temperaturama između 0°C i 60°C. Niže temperature mogu pomoći očuvati hlapljive aromatske spojeve i sastojke osjetljive na temperaturu, dok umjerene temperature mogu poboljšati topljivost i brzinu ekstrakcije. Idealna temperatura ovisi o otapalu, biomasi, ciljnim spojevima i specifikacijama konačnog proizvoda.
Ultrazvučni sustavi Hielscher mogu se integrirati s rashladnim plaštevima, izmjenjivačima topline i reaktorima s regulacijom temperature kako bi se proces ekstrakcije održavao unutar željenog temperaturnog raspona.
Kombinirane metode ekstrakcije – sinergije
Naknadna ugradnja ultrazvučnog uređaja u postojeće postrojenje za ekstrakciju kanabisa može pomoći poboljšati učinkovitost ekstrakcije, povećati kapacitet obrade, skratiti vrijeme ekstrakcije ili povećati reproducibilnost procesa.
Ultrazvučna ekstrakcija može se jednostavno kombinirati s tlakom, toplinom, superkritičnim uvjetima ekstrakcije ili Soxhletovim ekstraktorom radi poboljšanja rezultata i/ili prilagodbe ekstrakcijskog sustava specifičnim zahtjevima. Naknadna ugradnja ultrazvučnog uređaja u postojeće postrojenje za ekstrakciju kanabisa posebno je zanimljiva ako postojeća metoda ekstrakcije ne postiže željenu učinkovitost i proizvodni učinak.
Postojeći uređaji za ekstrakciju mogu se jednostavno nadograditi ugradnjom ultrazvučnog ekstraktora. Rado ćemo vam pomoći pri procjeni procesa, odabiru opreme, osmišljavanju ugradnje i integraciji u vaše postojeće proizvodne linije.
Pročitajte više o superkritičnoj ekstrakciji s CO2 poboljšanoj ultrazvukom!
Područja primjene ultrazvučne ekstrakcije kanabisa
Precizna kontrola procesa i linearna skalabilnost omogućuju prijenos parametara ekstrakcije iz laboratorijskih ispitivanja u pilot-proizvodnju i proizvodnju u punom opsegu. To prerađivačima omogućuje razvoj pouzdane metode ekstrakcije, njezinu validaciju u manjem mjerilu i pouzdano povećanje proizvodnog opsega.
Kanabinoidi, terpeni i drugi aktivni sastojci biljke kanabisa ekstrahiraju se za različite namjene. Ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je metoda dobivanja ekstrakata biljke kanabisa za
- medicinsku/ farmaceutsku proizvodnju
- proizvode od kanabisa za rekreativnu uporabu
- proizvodnju nutraceutika i hrane
- primjenu prije daljnje obrade, npr. nanoemulgiranja
- ispitivanje potentnosti droge
- forenzičku/kemijsku analizu
Ultrazvučni ekstraktori – za mali i veliki opseg proizvodnje
Hielscher Ultrasonics vaš je partner za visokoučinkovitu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju. Bilo da želite proizvoditi manje šarže visokokvalitetnih ekstrakata CBD-a za svoj butikni brend ili prerađivati velike količine konoplje ili marihuane u industrijskom opsegu – Hielscher Ultrasonics ima idealnu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju za vas!
Linearna skalabilnost i precizna kontrola procesa omogućuju pouzdane rezultate pri svakom opsegu proizvodnje. Pročitajte više o povećanju opsega procesa ultrazvučne ekstrakcije!
Pomažemo vam: naše usluge savjetovanja i optimizacije procesa
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi i temeljito razumijevanje procesa ultrazvučne ekstrakcije. Pomažemo vam preporukama za najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš proces i podučavamo vas kako najučinkovitije koristiti naše uređaje. Naši inženjeri dostupni su za usluge instalacije 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
- visoka brzina ekstrakcije
- potpunija ekstrakcija
- blaga, netoplinska obrada
- jednostavna integracija i siguran rad
- bez opasnih / toksičnih kemikalija, bez nečistoća
- niski troškovi
- energetski učinkovita
- zelena ekstrakcija: prihvatljiva za okoliš
Što je ultrazvučna ekstrakcija kanabisa?
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa metoda je ekstrakcije koja koristi ultrazvuk velike snage za oslobađanje kanabinoida, terpena i drugih bioaktivnih spojeva iz biljnog materijala kanabisa ili konoplje. Ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne smične sile u tekućini, koje razaraju biljne stanice i poboljšavaju prijenos mase između biljnog materijala i otapala.
Kako ultrazvuk poboljšava ekstrakciju kanabinoida?
Ultrazvuk poboljšava ekstrakciju kanabinoida razaranjem staničnih stijenki, povećanjem prodiranja otapala i ubrzavanjem oslobađanja spojeva iz biljnog matriksa. Time se može skratiti vrijeme ekstrakcije i poboljšati učinkovitost ekstrakcije u usporedbi sa sporim pasivnim metodama kao što je maceracija.
Koji se kanabinoidi mogu ekstrahirati ultrazvučnom ekstrakcijom?
Ultrazvučna ekstrakcija može se koristiti za ekstrakciju kanabinoida kao što su CBD, THC, THCA, CBDA, CBG i drugih spojeva prisutnih u biomasi kanabisa ili konoplje. Konačni kanabinoidni profil ovisi o biljnom materijalu, otapalu, temperaturi, vremenu ekstrakcije i uvjetima daljnje obrade.
Može li ultrazvučna ekstrakcija očuvati terpene?
Da, ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi pri niskim i kontroliranim temperaturama, što je korisno pri obradi spojeva osjetljivih na toplinu, kao što su terpeni. Kontrola temperature, kratka vremena ekstrakcije i prikladan odabir otapala pomažu zaštititi hlapljive i osjetljive sastojke ekstrakta.
Koja se otapala mogu koristiti za ultrazvučnu ekstrakciju kanabisa?
Ultrazvučna ekstrakcija kanabisa kompatibilna je s mnogim uobičajenim ekstrakcijskim medijima, uključujući etanol, smjese vode i etanola, jestiva ulja kao što su maslinovo ili kokosovo ulje te druga otapala specifična za pojedini proces. Najbolje otapalo ovisi o namjeravanom proizvodu, regulatornim zahtjevima, daljnjoj obradi i ciljanim spojevima.
Je li ultrazvučna ekstrakcija prikladna za ekstrakciju kanabisa etanolom?
Da, etanol se uobičajeno koristi pri ultrazvučnoj ekstrakciji kanabisa. Sonikacija može intenzivirati ekstrakciju etanolom poboljšavanjem kontakta između otapala i biljnog materijala, skraćivanjem vremena ekstrakcije i omogućavanjem ponovljivih procesnih uvjeta.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija kanabisa provoditi s uljima nosačima?
Da, kanabinoidi se mogu ekstrahirati u ulja nosače kao što su maslinovo ili kokosovo ulje. To može biti korisno za formulacije u kojima ulje izravno služi kao ekstrakcijski medij ili kao dio formulacije konačnog proizvoda.
Je li ultrazvučna ekstrakcija kanabisa toplinski proces?
Ne. Ultrazvučna ekstrakcija smatra se blagom, netoplinskom metodom ekstrakcije. Iako se procesna temperatura i dalje mora pratiti i kontrolirati, učinak ekstrakcije prvenstveno je mehanički: kavitacija, smične sile, razaranje čestica i poboljšan prijenos mase.
Koliko traje ultrazvučna ekstrakcija kanabisa?
Vrijeme ekstrakcije ovisi o biljnom materijalu, veličini čestica, otapalu, temperaturi, koncentraciji krutih tvari, amplitudi ultrazvuka i konfiguraciji opreme. U mnogim primjenama sonikacija znatno skraćuje vrijeme ekstrakcije u usporedbi s konvencionalnom maceracijom.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija kanabisa povećati na industrijsko mjerilo?
Da. Ultrazvučna ekstrakcija može se povećati od laboratorijskih ispitivanja do pilotne i industrijske proizvodnje. Hielscher ultrazvučni uređaji dostupni su za ispitivanja s malim šaržama, razvoj procesa i kontinuiranu obradu u velikom mjerilu.
Koji su procesni parametri najvažniji pri ultrazvučnoj ekstrakciji kanabisa?
Važni parametri uključuju amplitudu ultrazvuka, vrijeme sonikacije, temperaturu, tlak, vrstu otapala, omjer otapala i biomase, veličinu čestica te uvjete miješanja ili protoka. Precizna kontrola tih parametara pomaže postići ponovljivu kvalitetu ekstrakta.
Može li se ultrazvučna ekstrakcija dodati postojećoj liniji za ekstrakciju kanabisa?
Da. Ultrazvučni uređaji često se mogu integrirati u postojeće sustave za ekstrakciju kako bi se poboljšao prijenos tvari, skratilo vrijeme obrade ili povećala učinkovitost ekstrakcije. Najbolji koncept integracije ovisi o trenutačnoj metodi ekstrakcije, rukovanju otapalom, kapacitetu obrade i raspoloživom prostoru za proces.
Koji je Hielscher ultrazvučni uređaj prikladan za ekstrakciju kanabisa?
Odabir odgovarajućeg ultrazvučnog uređaja ovisi o potrebnoj veličini šarže, protoku, otapalu, biljnom materijalu i proizvodnom cilju. Manji uređaji prikladni su za ispitivanja izvedivosti i razvoj protokola u laboratorijskom mjerilu, dok su industrijski ultrazvučni uređaji serije UIP projektirani za ekstrakciju u pilotnom i proizvodnom mjerilu.
Kako odabrati odgovarajući sustav za ultrazvučnu ekstrakciju?
Kako biste odabrali odgovarajući sustav, definirajte vrstu biomase, ciljane kanabinoide ili terpene, otapalo, veličinu šarže ili protok pri kontinuiranoj obradi, temperaturna ograničenja i korake naknadne obrade. Hielscher će na temelju tih zahtjeva preporučiti ultrazvučni procesor, sonotrodu, reaktor i procesne parametre.
Osnovne informacije o ultrazvučnoj ekstrakciji
Ultrazvuk velike snage dokazana je metoda za učinkovitu i pouzdanu ekstrakciju aktivnih spojeva, uključujući biljne/ljekovite spojeve, ulje, proteine i bioaktivne tvari (npr. flavone, polifenolne spojeve, antocijanin, arome), iz biljnog materijala, začinskog i ljekovitog bilja, cvjetova i sjemenki.
Pri ultrazvučnoj ekstrakciji snažni ultrazvučni valovi uvode se u smjesu biljnog materijala i otapala, pri čemu nastaje akustična kavitacija. Akustična kavitacija opisuje se kao ultrazvukom uzrokovano stvaranje, rast i implozivni kolaps mjehurića u tekućinama.
“Tijekom kavitacije kolaps mjehurića uzrokuje intenzivno lokalno zagrijavanje i visoke tlakove koji traju vrlo kratko. U oblacima kavitirajućih mjehurića te vruće točke imaju ekvivalentne temperature od približno 5000 K, tlakove od oko 1000 atmosfera te brzine zagrijavanja i hlađenja veće od 1010 K/s. Pri kavitaciji pojedinačnog mjehurića uvjeti mogu biti još ekstremniji. Kavitacija stoga može stvoriti ekstremne fizikalne i kemijske uvjete u inače hladnim tekućinama. Ako se tekućine koje sadržavaju krute tvari izlože ultrazvuku, mogu se pojaviti srodne pojave. U blizini prostrane čvrste površine kolaps kavitacijskog mjehurića postaje nesferičan, što usmjerava mlazove tekućine velike brzine prema čvrstoj površini. Ti mlazovi i pripadajući udarni valovi mogu uzrokovati znatna oštećenja površine i izložiti nove, snažno zagrijane površine. Osim toga, tijekom izlaganja suspenzija praha u tekućini ultrazvuku dolazi do sudara čestica velikom brzinom zbog kavitacije i udarnih valova koje ona stvara u takvim suspenzijama. Nastali sudari mogu izazvati drastične promjene morfologije površine, sastava i reaktivnosti.” [Suslick 2001: 2f.]
Ti intenzivni uvjeti ultrazvučne kavitacije imaju nekoliko učinaka na biljni materijal i mogućnost ekstrakcije tvari iz njega:
- prevladavanje selektivnosti stanične membrane
- povećan prijenos tvari između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala
- razaranje stanica
- oslobađanje unutarstaničnog materijala
To čini sonikaciju vrlo učinkovitom metodom ekstrakcije. Zbog intenzivnih mehaničkih sila često se mogu upotrebljavati ekološki prihvatljiva i blaga otapala poput vode, etanola itd.
Ultrazvučna ekstrakcija skraćuje vrijeme ekstrakcije i omogućuje uporabu manje količine otapala i/ili blažih otapala. To znači da ultrazvučna ekstrakcija omogućuje veće brzine ekstrakcije i daje zdravije ekstrakte. To proizlazi iz značajki rada pri niskoj temperaturi, čime se smanjuju gubici topline uzrokovani temperaturnim čimbenicima, izbjegava isparavanje tvari s niskim vrelištem i očuvaju biološki aktivne tvari.
Još jedna prednost ultrazvučne ekstrakcije jest jednostavna i sigurna uporaba te mogućnost precizne kontrole primjene. Kao netoplinska metoda ekstrakcije, sonikacija se može provoditi pri niskim temperaturama kako bi se izbjegla razgradnja tvari osjetljivih na toplinu, odnosno termolabilnih 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 vam pruža podršku od ispitivanja izvedivosti i optimizacije do komercijalne proizvodnje!
SonoStation: Mobilni sustav za ultrazvučnu obradu po načelu ključ u ruke – koji se sastoji od ultrazvučnih dispergatora, pumpe, miješalice i spremnika