Ultrazvučna ekstrakcija korištenjem konoplje kao sirovine
- Za biljku cannabis sativa mogu se razlikovati dvije vrste: marihuana i konoplja.
- Ultrazvuk je dobro poznat kao superiorna metoda za izolaciju kanabinoida iz marihuane i konoplje.
Ultrazvučna ekstrakcija kanabinoida
Tehnologija ultrazvučne ekstrakcije vrlo je učinkovita za otpuštanje aktivnih spojeva (tj. kanabinoida (CBD, THC, CBG), esencijalna ulja, terpeni itd.) iz biljnog materijala kao što su pupoljci, lišće i stabljike.
Ultrazvučna ekstrakcija nadmašuje konvencionalne tehnike ekstrakcije zbog raznih prednosti:
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) dobro je poznata kao tehnika intenziviranja procesa, koja poboljšava prijenos mase i oslobađa veće prinose bioaktivnih spojeva kao što su kanabinoidi, terpeni itd.
Ultrasonication proizvodi visokokvalitetne ekstrakte budući da ultrazvučna ekstrakcija ne zahtijeva upotrebu oštrih, otrovnih otapala za oslobađanje kanabinoida. Ultrazvučna ekstrakcija može se izvoditi s vodom, mješavinom vode i alkohola, alkoholom ili uljem (maslinovim, kokosovim) kao otapalima, na primjer. To čini ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju (UAE) znatno ekološki prihvatljivijom.
Pročitajte više o pravom izboru otapala za ultrazvučnu ekstrakciju!
Blagi uvjeti ekstrakcije ultrazvukom rezultiraju ekstraktom koji nudi ista, ali pojačana svojstva sirovine (npr. konoplje, marihuane) – nudeći vrhunske zdravstvene učinke, okus i miris.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu se precizno kontrolirati. Potpunom kontrolom parametara procesa kao što su intenzitet i temperatura može se dobiti iznimno visoka kvaliteta ekstrakta. Budući da je ultrazvuk metoda ne-termalne obrade, toplinska degradacija komponenti osjetljivih na toplinu je izbjegnuta. Temperature ekstrakcije između 0-60°C optimalne su za vrhunske ekstrakte.
Još jedna prednost ultrazvučne ekstrakcije je brz proces: cijeli proces ekstrakcije traje samo nekoliko minuta za oslobađanje kanabinoida iz biljnih stanica, dok druge tehnike ekstrakcije zahtijevaju sate ili čak dane vremena obrade.
I investicijski i operativni troškovi minimalni su u usporedbi s alternativnim ekstraktorima, npr. superkritičnim CO2 ekstraktorima. Ultrazvučni sustavi za ekstrakciju daju vrlo brz povrat ulaganja.
UP400St za ekstrakciju kanabinoida iz konoplje
- Ekstrakti visoke kvalitete
- Potpunija ekstrakcija
- visok stupanj ekstrakcije
- Ekstrakt punog spektra
- Korištenje raznih otapala
- Netoksičan
- Netermalna (hladna) metoda
- Brzi proces ekstrakcije
- Siguran i jednostavan za korištenje
- linearna skalabilnost
Konoplja protiv marihuane
Kanabis je obitelj biljaka koju možemo svrstati u C. Indica i C. Sativa. Konoplja i marihuana su vrste Cannabis Sativa.
Kada se uspoređuje konoplja s marihuanom, postoji velika razlika; dok konoplja sadrži vrlo nisku koncentraciju THC-a (0,3% ili manje), marihuana je bogata THC-om s koncentracijama između 15% i 40%.
Stoga se konoplja donedavno uzgajala prvenstveno u industrijske svrhe. Danas se konoplja cijeni i zbog prinosa CBD-a. CBD je nepsihoaktivni kanabinoid koji ima protuupalna, anksiolitička svojstva. Marihuana se uglavnom uzgaja zbog sadržaja THC-a, koji se koristi u rekreativne i medicinske svrhe.
Konopljino ulje i CBD, glavni kanabinoid koji se nalazi u konoplji, obećavajuće su tvari koje se, uz ostalo, primjenjuju kao pomoć kod medicinskih stanja kao što su tjeskoba, kronična upala, autoimune bolesti, bol, glavobolja i migrena, gastrointestinalni poremećaji.
Sonikator tipa sonde UP400St je popularan ultrazvučni ekstraktor koji se koristi za izolaciju CBD, THC, CBG, CBN, drugih kanabinoida kao i terpena iz konoplje i marihuane.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics nudi mali, srednje veličine i industrijski ultrazvučni procesori, koji mogu raditi 24/7. Ovisno o vašoj sirovini i obujmu procesa, u mogućnosti smo vam ponuditi ultrazvučni sustav ekstrakcije koji odgovara vašim potrebama. Možete birati između serijske i kontinuirane ekstrakcije. Kasnije se skaliranje na veće procesne kapacitete može lako izvesti budući da se ultrazvučni procesi mogu skalirati linearno.
Hielscher pilot i industrijski sustavi mogu isporučiti vrlo visoke amplitude – omogućujući pouzdan rad amplituda do 200 µm i kontinuirani rad u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscher sonikatora omogućuje rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Kao dugogodišnji iskusni proizvođač ultrazvučnih ekstraktora velike snage, Hielscher je vaš pouzdan partner za sofisticiranu ekstrakciju. Mi savjetovati i pomoći našim klijentima s našim znanjem i voditi ih od ispitivanja izvedivosti do industrijske instalacije.
Kontaktirajte nas sada! Drago nam je razgovarati s vama o vašim zahtjevima za ekstrakcijom!
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Instalacija Hielscher UIP4000hdT, ultrazvučnog ekstraktora od 4kW, za industrijsko vađenje.
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.
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvučna ekstrakcija je postala najučinkovitija i najjednostavnija tehnika kada je riječ o ekstrakciji bioaktivnih spojeva iz biljaka. Najistaknutiji primjer uspješne ekstrakcije mogla bi biti izolacija CBD-a i drugih kanabinoida iz kanabisa.
Ultrazvučne u odnosu na konvencionalne metode ekstrakcije
Namakanje u etanolu jednostavna je metoda, ali oduzima puno vremena, kapacitet procesa je ograničen, a troškovi otapala i energije visoki. Preostalo otapalo u konačnom proizvodu ometa cilj proizvodnje visokokvalitetnog ekstrakta.
Ekstrakcija korištenjem zatvorenog sustava ugljikovodika zahtijeva korištenje fosilnih goriva, tako da se u konačnom proizvodu mogu pronaći tvari koje uzrokuju rak poput benzena.
Superkritični sustavi za ekstrakciju CO2 imaju visoku investicijsku cijenu kao i visoku potrošnju energije. Ekstraktori superkritičnog CO2 zahtijevaju dobro obučeno osoblje za rad budući da su sustavi CO2 pod visokim tlakom opasni za rad. Kada CO2 iscuri može uzrokovati smrt prisutnih radnika od gušenja.
Ekstrakcija kritične vode ekološki je prihvatljiva alternativa, koja je spora i oslobađa samo mali dio bioaktivnih spojeva.
ultrazvučna ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija je tehnika intenziviranja ekstrakcije koja se može koristiti u kombinaciji s voda (bez otapala) kao i sa otapala kao što je etanol, etanol-voda, glicerin, metanol, biljna ulja ili druga otapala po izboru. Ultrazvučna ekstrakcija potiče prijenos mase tako da prinosi ekstrakta od 95-99% može se dobiti. Sonikacija se može lako povećati i proizvodi visokokvalitetne ekstrakte.
Mali ultrazvučni ekstraktor kao što je UP400St (400W) sposoban je obraditi šaržu do 10L unutar 5-15min (ovisno o parametrima procesa kao što su sirovina (svježa ili osušena; pupoljci, listovi, stabljike), otapalo, temperatura).
Snažni ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT od 2kW može raditi kao inline sustav. U protočnom načinu rada, UIP2000hdT lako obrađuje 200 do 800L/h (također ovisno o parametrima procesa).
Investicijski trošak za ultrazvučni procesor je nizak u usporedbi s CO2 ekstraktorom. Također, troškovi energije za rad su zanemarivi. Ultrazvučni ekstraktori su vrlo sigurni za rad, lako se čiste i zahtijevaju vrlo malo održavanja.
kanabis
Bioaktivni spojevi biljke kanabisa (i konoplje i marihuane) privukli su mnogo pozornosti u bližoj prošlosti. Posebice za kanabinoid kanabidiol (CBD) pokazane su mnoge zdravstvene dobrobiti, koje sežu od svojstava u borbi protiv raka i protuupalnih svojstava do učinaka ublažavanja boli i antidepresiva. Osim kanabidiola, biljka kanabisa sadrži mnogo drugih kanabinoida kao što su THC (tetrahidrokanabinol), kanabinol (CBN), kanabigerol (CBG), kanabikromen (CBC) i kanabindiol (CBND). Kanabinoidi su pokazali golem terapijski potencijal i u fokusu su mnogih istraživanja.
Čini se da interakcija različitih kanabinoida i drugih bioaktivnih spojeva kao što su terpeni, polifenoli, flavonoidi i alkaloidi rezultira još boljim zdravstvenim prednostima. Međudjelovanje različitih terpena, različitih kanabinoida i drugih biljnih spojeva naziva se “efekt okruženja”. Zbog ovog popratnog učinka, ekstrakti punog spektra, koji se mogu uspješno dobiti ultrazvučno potpomognutom ekstrakcijom (UAE), poznati su po iznimnim terapeutskim učincima.
Terpeni kanabisa
Terpenoidi su komponente eteričnih ulja koje se mogu pronaći u biljnim proizvodima. Biljka kanabis je vrlo bogata terpeni. U kanabisu se terpeni stvaraju u trihomima biljke. Trihomi su sjajni, ljepljivi kristali koji se lijepe na lišće i pupoljke. Ovi trihomi su prirodni obrambeni mehanizam biljke kanabisa, koji štiti biljku od insekata i životinja. Zbog mirisnog mirisa terpeni djeluju repelentno. Za nas ljude, najuočljivija karakteristika terpena kanabisa je njihov miris. Ovi terpeni pridonose višestrukim zdravstvenim dobrobitima biljke kanabisa (konoplje i marihuane).
Osim svoje arome i mirisa, molekule terpena snažne su botaničke tvari koje nude različite medicinske dobrobiti.
I marihuana i konoplja iz roda Cannabis Sativa sadrže iznimnu količinu terpenoida i sadrže više od 100 različitih vrsta ovih tvari.
Svaki terpen ima jedinstvena svojstva koja se kreću od sedativa do podizanja raspoloženja. Na primjer, nerolidol ima sedativno i anti-anksiozno djelovanje, linalol pomaže u upravljanju simptomima anksioznosti i artritisa, dok je poznato da mircen ublažava kroničnu bol. Terpeni β-mircen, Ɣ-pinen i humulen smanjuju upalu i imaju analgetski učinak.
Razni terpeni jedinstveni su za kanabis, ali mnogi od terpena koji se nalaze u kanabisu prisutni su i u nekoliko drugih biljaka. Kariofilen se nalazi npr. u zelenom lisnatom povrću, hmelj kao i u ružmarinu i origanu. Limonen je glavni terpen koji se nalazi u agrumima poput limuna i naranči.
Entourage efekt
Svaki terpen je poznat po specifičnim terapeutskim učincima. Međutim, poznato je da terpeni i drugi botanički spojevi poput polifenola i flavonoida pokazuju iznimne sinergijske učinke, koji rezultiraju poboljšanom simbiozom između kanabinoida. Ova interakcija različitih bioaktivnih spojeva poznata je kao “efekt okruženja“.
Entourage učinak čini terpene bioraspoloživijima i pomaže tijelu da učinkovitije apsorbira kanabinoide.
Vrste bioaktivnih spojeva
Brojnost, koncentracija i raznolikost bioaktivnih spojeva odgovorni su za ljekovita svojstva botaničkog ekstrakta. Ovi bioaktivni spojevi se sintetiziraju kao sekundarni metaboliti, koji ne pridonose rastu ili fotosintezi u biljkama. Međutim, oni su ključni za biljke’ opstanak i interakciju s okolinom. Botanički bioaktivni spojevi mogu se općenito klasificirati u tri klase terpena i terpenoida, alkaloida i fenolnih spojeva. Fenolni spojevi su najrasprostranjenija skupina sekundarnih metabolita u biljnom svijetu i dobro su poznati i cijenjeni zbog svojih antioksidativnih učinaka. Druga važna klasa niskomolekularnih fenolnih spojeva su flavonoidi, koji također pokazuju vrlo jake antioksidativne učinke.
Raspon fenolnih spojeva uključuje fenolne kiseline poput benzojeve i hidroksicimetne kiseline, flavonoide poput flavona i flavonola, lignane i stilbene. Ekstrakt punog spektra (npr. dobiven od ultrazvučna ekstrakcija iz kanabisa) uključuje sve ove različite botaničke spojeve, koji pokazuju najšire zdravstvene učinke.
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnim valovima (ultrazvuku) spregnutim u tekući medij. Intenzivni ultrazvučni valovi stvaraju cikluse visokog/niskog tlaka. Zbog razlika u tlaku tijekom širenja ultrazvučnih valova kroz tekućinu dolazi do stvaranja kavitacijskih mjehurića. Implozija ovih kavitacijskih mjehurića rezultira uvjetima guste energije.
Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih spojeva i eteričnih ulja temelji se na principu rada akustična kavitacija. Gornja slika prikazuje učinak kolapsa kavitacijskog mjehurića i posljedično oslobađanje eteričnog ulja iz biljnog materijala
izvor: Altaf et al. 2018
Uvjeti u blizini implodirajućih kavitacijskih mjehurića mogu biti ekstremni – proizvodeći temperature do 4500°C i tlakove do 100 MPa. Imlozija i rezultirajuće razlike u sigurnosnom osiguranju rezultiraju vrlo velikim silama smicanja i turbulencijama u kavitacijskoj vrućoj točki. Kombinacija ovih čimbenika razlika tlaka, razlika topline i smicanja potiče prijenos mase, a time i procese ekstrakcije. Intenzivnim silama ultrazvučne kavitacije, stanice (npr. biljaka, bakterija ili tkiva) su poremećene, a unutarstanični materijal (kao što su ulja, lipidi, proteini i aktivni spojevi) otpušten je u okolno otapalo.
Ultrazvučna ekstrakcija je stoga preferirana metoda za intenziviranje procesa ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnoj kavitaciji i njezinim hidrodinamičkim silama smicanja
Ultrazvučni ekstraktori velike snage od laboratorijskih do pilotskih i industrijskih razmjera.