Ultrahangos extrakció kender alapanyag felhasználásával
- A Cannabis sativa növény esetében két faj különböztethető meg: a marihuána és a kender.
- Az ultrahang jól ismert mint kiváló módszer a kannabinoidok izolálására mind a marihuánából, mind a kenderből.
Kannabinoidok ultrahangos extrakciója
Az ultrahangos extrakciós technológia rendkívül hatékony a hatóanyagok (azaz a kannabinoidok (CBD, THC, CBG), illóolajok, terpének stb.) felszabadításában olyan növényi anyagokból, mint a virágzatok, levelek és szárak.
Az ultrahangos extrakció számos előnyének köszönhetően felülmúlja a hagyományos extrakciós technikákat:
Az ultrahanggal segített extrakció (UAE) jól ismert folyamatintenzifikáló technika, amely javítja az anyagátadást, és nagyobb hozammal szabadítja fel a bioaktív vegyületeket, például a kannabinoidokat, terpéneket stb.
Az ultrahangos kezelés kiváló minőségű extraktumokat eredményez, mivel az ultrahangos extrakcióhoz nem szükséges agresszív, mérgező oldószereket használni a kannabinoidok felszabadítására. Az ultrahangos extrakció például vízzel, víz–alkohol keverékkel, alkohollal vagy olajjal (olíva-, kókuszolaj) mint oldószerrel is végezhető. Ez az ultrahanggal segített extrakciót (UAE) jelentősen környezetbarátabbá teszi.
Tudjon meg többet az ultrahangos extrakcióhoz megfelelő oldószerek kiválasztásáról!
Az ultrahangos kezelés kíméletes extrakciós körülményei olyan extraktumot eredményeznek, amely az alapanyaggal (pl. kender, marihuána) azonos, de felerősített tulajdonságokkal rendelkezik – kiválóbb egészségügyi hatásokat, ízt és illatot biztosítva.
A Hielscher ultrahangos extraktorai pontosan szabályozhatók. A folyamatparaméterek, például az intenzitás és a hőmérséklet teljes körű szabályozásával kivételesen jó extraktumminőség érhető el. Mivel az ultrahangos kezelés nem termikus feldolgozási módszer, elkerülhető a hőérzékeny összetevők hő okozta lebomlása. A kiváló extraktumok előállításához a 0–60°C közötti extrakciós hőmérséklet optimális.
Az ultrahangos extrakció további előnye a folyamat gyorsasága: a teljes extrakciós folyamat mindössze perceket vesz igénybe a kannabinoidok növényi sejtekből történő felszabadításához, míg más extrakciós technikák órákig vagy akár napokig tartó feldolgozást igényelnek.
Mind a beruházási, mind az üzemeltetési költségek minimálisak az alternatív extraktorokhoz, például a szuperkritikus CO2-extraktorokhoz képest. Az ultrahangos extrakciós rendszerek nagyon gyors megtérülést biztosítanak.
UP400St a kannabinoidok kenderből történő extrakciójához
- Kiváló minőségű extraktumok
- Teljesebb extrakció
- Nagy extrakciós sebesség
- Teljes spektrumú extraktum
- Különféle oldószerek használata
- Nem mérgező
- Nem termikus (hideg) módszer
- Gyors extrakciós folyamat
- Biztonságos és könnyen használható
- Lineáris méretnövelhetőség
Kender és marihuána összehasonlítása
A kannabisz olyan növénycsalád, amely C. Indica és C. Sativa csoportokra osztható. A kender és a marihuána a Cannabis Sativa fajai.
A kender és a marihuána összehasonlításakor hatalmas különbség mutatkozik: míg a kender THC-koncentrációja nagyon alacsony (0,3% vagy kevesebb), a marihuána THC-ban gazdag, koncentrációja 15% és 40% közötti.
Ezért a kendert egészen a közelmúltig elsősorban ipari célokra termesztették. Napjainkban a kendert CBD-hozama miatt is nagyra értékelik. A CBD nem pszichoaktív kannabinoid, amely gyulladáscsökkentő és szorongásoldó tulajdonságokkal rendelkezik. A marihuánát főként THC-tartalma miatt termesztik, amelyet rekreációs és gyógyászati célokra használnak.
A kenderolaj és a CBD, a kenderben található fő kannabinoid, ígéretes anyagok, amelyeket többek között olyan egészségügyi problémák enyhítésére alkalmaznak, mint a szorongás, a krónikus gyulladás, az autoimmun betegségek, a fájdalom, a fejfájás és a migrén, valamint az emésztőrendszeri rendellenességek.
Az UP400St szondás ultrahangos kezelőberendezés népszerű ultrahangos extraktor, amelyet CBD, THC, CBG, CBN, más kannabinoidok, valamint terpének kenderből és marihuánából történő izolálására használnak.
Nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok
A Hielscher Ultrasonics kínálatában kis, közepes méretű és ipari ultrahangos feldolgozóberendezések találhatók, amelyek 24/7 üzemeltethetők. Az alapanyagtól és a feldolgozandó mennyiségtől függően az Ön igényeinek megfelelő ultrahangos extrakciós rendszert tudunk kínálni. Választhat a szakaszos és a folyamatos extrakció között. A feldolgozási kapacitás későbbi növelése könnyen megvalósítható, mivel az ultrahangos folyamatok lineárisan méretnövelhetők.
A Hielscher kísérleti üzemi és ipari rendszerei nagyon nagy amplitúdókat képesek biztosítani – akár 200µm amplitúdóval is megbízhatóan és folyamatosan működtethetők 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi kialakítású ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a nagy igénybevétel melletti és a nehéz környezeti körülmények közötti üzemeltetést.
A nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok gyártásában szerzett sokéves tapasztalatával a Hielscher megbízható partnere az igényes extrakciós feladatokban. Ügyfeleinknek tanácsadást és szaktudásunkkal támogatást nyújtunk, valamint végigkísérjük őket a megvalósíthatósági vizsgálatoktól az ipari telepítésig.
Lépjen kapcsolatba velünk most! Örömmel megbeszéljük Önnel extrakciós igényeit!
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher UIP4000hdT, egy 4kW teljesítményű ultrahangos extraktor, telepítése ipari extrakcióhoz.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Hasznos tudnivalók
Az ultrahangos extrakció a leghatékonyabb és leginkább felhasználóbarát technikává vált a bioaktív vegyületek növényi anyagokból történő kinyerésében. A sikeres extrakció legkiemelkedőbb példája a CBD és más kannabinoidok kannabiszból történő izolálása lehet.
Ultrahangos és hagyományos extrakciós módszerek összehasonlítása
Az etanolban történő áztatás egyszerű módszer, de nagyon időigényes, a feldolgozási kapacitása korlátozott, az oldószer- és energiaköltségek pedig magasak. A végtermékben maradó oldószer akadályozza a kiváló minőségű extraktum előállítását.
A zárt szénhidrogénrendszerrel végzett extrakció fosszilis tüzelőanyagok használatát igényli, így a végtermékben rákkeltő anyagok, például benzol is előfordulhatnak.
A szuperkritikus CO2-extrakciós rendszerek beruházási költsége és energiafogyasztása egyaránt magas. A szuperkritikus CO2-extraktorok üzemeltetéséhez jól képzett személyzet szükséges, mivel a nagy nyomású CO2-rendszerek üzemeltetése veszélyes. A CO2 szivárgása a jelen lévő dolgozók fulladásos halálát okozhatja.
A kritikus állapotú vízzel végzett extrakció környezetbarát alternatíva, amely lassú, és a bioaktív vegyületeknek csak kis hányadát szabadítja fel.
Ultrahangos extrakció
Az ultrahangos extrakció intenzifikáló extrakciós technika, amely alkalmazható vízzel (oldószermentesen) és oldószerekkel is, például etanollal, etanol–víz keverékkel, glicerinnel, metanollal, növényi olajokkal vagy más választott oldószerekkel. Az ultrahangos extrakció elősegíti az anyagátadást, így 95–99%-os extraktumhozam érhető el. Az ultrahangos kezelés léptéke könnyen növelhető, és kiváló minőségű extraktumokat eredményez.
Egy kis léptékű ultrahangos extraktor, például az UP400St (400W), akár 10L-es adag feldolgozására is képes 5–15min alatt (a folyamatparaméterektől, például az alapanyagtól (friss vagy szárított; virágzatok, levelek, szárak), az oldószertől és a hőmérséklettől függően).
A 2kW teljesítményű UIP2000hdT ultrahangos extraktor folyamatba épített rendszerként is üzemeltethető. Átfolyásos üzemmódban az UIP2000hdT könnyedén feldolgoz 200–800L/hr mennyiséget (szintén a folyamatparaméterektől függően).
Egy ultrahangos feldolgozóberendezés beruházási költsége alacsony a CO2-extraktoréhoz képest. Az üzemeltetés energiaköltségei is elhanyagolhatók. Az ultrahangos extraktorok üzemeltetése nagyon biztonságos, könnyen tisztíthatók, és rendkívül kevés karbantartást igényelnek.
Kannabisz
A kannabisznövény (mind a kender, mind a marihuána) bioaktív vegyületei a közelmúltban nagy figyelmet kaptak. Különösen a kannabidiol (CBD) nevű kannabinoid esetében mutattak ki számos kedvező egészségügyi hatást, a daganatellenes és gyulladáscsökkentő tulajdonságoktól a fájdalomcsillapító és antidepresszáns hatásokig. A kannabidiolon kívül a kannabisznövény sokféle más kannabinoidot is tartalmaz, például THC-t (tetrahidrokannabinol), kannabinolt (CBN), kannabigerolt (CBG), kannabikromént (CBC) és kannabinodiolt (CBND). A kannabinoidok óriási terápiás potenciált mutattak, és számos kutatás középpontjában állnak.
Úgy tűnik, hogy a különféle kannabinoidok és más bioaktív vegyületek, például a terpének, polifenolok, flavonoidok és alkaloidok kölcsönhatása még kedvezőbb egészségügyi hatásokat eredményez. A különböző terpének, különböző kannabinoidok és más növényi vegyületek együttműködését „társas hatásnak” nevezik. E társas hatások miatt az ultrahanggal segített extrakcióval (UAE) sikeresen előállítható teljes spektrumú extraktumok kivételes terápiás hatásaikról ismertek.
A kannabisz terpénjei
A terpenoidok a növényi anyagokban megtalálható illóolajok összetevői. A kannabisznövény igen gazdag terpénekben. A kannabiszban a terpének a növény trichómáiban képződnek. A trichómák a levelekhez és virágzatokhoz tapadó fényes, ragadós kristályok. Ezek a trichómák alkotják a kannabisznövény természetes védekező mechanizmusát, amely megvédi a növényt a rovaroktól és az állatoktól. Illatos szaguknak köszönhetően a terpének riasztóanyagként hatnak. Számunkra, emberek számára a kannabisz terpénjeinek legszembetűnőbb jellemzője az illatuk. Ezek a terpének hozzájárulnak a kannabisznövény (kender és marihuána) sokféle kedvező egészségügyi hatásához.
A terpénmolekulák aromájukon és illatukon túl erős hatású növényi anyagok, amelyek különféle gyógyászati előnyöket kínálnak.
A Cannabis Sativa nemzetséghez tartozó marihuána és kender egyaránt kivételesen nagy mennyiségű terpenoidot tartalmaz, és ezeknek az anyagoknak több mint 100 különböző típusa található meg bennük.
Minden terpénnek egyedi tulajdonságai vannak, amelyek a nyugtató hatástól a hangulatjavító hatásig terjednek. A nerolidol például nyugtató és szorongásoldó hatású, a linalool segít a szorongás és az ízületi gyulladás tüneteinek kezelésében, míg a mircén a krónikus fájdalom enyhítéséről ismert. A β-mircén, a Ɣ-pinene és a humulén nevű terpének csökkentik a gyulladást és fájdalomcsillapító hatásúak.
Különféle terpének kizárólag a kannabiszban fordulnak elő, de a kannabiszban található terpének közül sok számos más növényben is jelen van. A kariofillén például megtalálható a zöld leveles zöldségekben, a komlóban valamint a rozmaringban és az oregánóban is. A limonén a citrusfélékben, például a citromban és a narancsban található fő terpén.
A társas hatás
Minden terpén sajátos terápiás hatásairól ismert. Ugyanakkor a terpének és más növényi vegyületek, például a polifenolok és flavonoidok, kivételes szinergikus hatásaikról ismertek, amelyek javítják a kannabinoidok közötti szimbiózist. A különféle bioaktív vegyületek e kölcsönhatását „társas hatásnak” nevezik.
A társas hatás növeli a terpének biológiai hozzáférhetőségét, és segíti a szervezetet a kannabinoidok hatékonyabb felszívásában.
A bioaktív vegyületek típusai
A bioaktív vegyületek száma, koncentrációja és változatossága határozza meg a növényi extraktum gyógyászati tulajdonságait. Ezek a bioaktív vegyületek másodlagos metabolitokként szintetizálódnak, amelyek nem járulnak hozzá a növények növekedéséhez vagy fotoszintéziséhez. Ugyanakkor kulcsfontosságúak a növények túléléséhez és a környezetükkel való kölcsönhatáshoz. A növényi bioaktív vegyületek általánosságban három osztályba sorolhatók: terpének és terpenoidok, alkaloidok, valamint fenolos vegyületek. A fenolos vegyületek a másodlagos metabolitok legelterjedtebb csoportját alkotják a növényvilágban, és antioxidáns hatásaik miatt jól ismertek és nagyra értékeltek. A kis molekulatömegű fenolos vegyületek másik fontos osztályát a flavonoidok alkotják, amelyek szintén nagyon erős antioxidáns hatásúak.
A fenolos vegyületek közé tartoznak a fenolsavak, például a benzoesav és a hidroxi-fahéjsavak, a flavonoidok, például a flavonok és flavonolok, a lignánok és a stilbének. A teljes spektrumú extraktum (amely például kannabiszból végzett ultrahangos extrakcióval állítható elő) mindezeket a különféle növényi vegyületeket tartalmazza, amelyek a legsokrétűbb egészségügyi hatásokat fejtik ki.
Az ultrahangos extrakció működési elve
Az ultrahangos extrakció a folyékony közegbe csatolt akusztikus hullámokon (ultrahangon) alapul. Az intenzív ultrahanghullámok nagy nyomású / kis nyomású ciklusokat hoznak létre. Az ultrahanghullámok folyadékban történő terjedése során kialakuló nyomáskülönbségek miatt kavitációs buborékok képződnek. E kavitációs buborékok összeroppanása nagy energiasűrűségű körülményeket eredményez.
A hatóanyagok és illóolajok ultrahangos extrakciója az akusztikus kavitáció működési elvén alapul. A fenti ábra egy kavitációs buborék összeomlásának hatását és az ennek következtében a növényi anyagból felszabaduló illóolajat mutatja
forrás: Altaf és mtsai. 2018
Az összeroppanó kavitációs buborékok közelében szélsőséges körülmények alakulhatnak ki – akár 4500°C hőmérséklet és akár 100 MPa nyomás is létrejöhet. Az összeroppanás és az ebből eredő nyomáskülönbségek nagyon nagy nyíróerőket és turbulenciát hoznak létre a kavitációs forró pontban. E tényezők, vagyis a nyomáskülönbségek, a hőmérséklet-különbségek és a nyírás együttesen elősegítik az anyagátadást, és ezáltal az extrakciós folyamatokat. Az intenzív ultrahangos kavitációs erők feltárják a sejteket (például növényi, baktérium- vagy szöveti sejteket), és a sejten belüli anyagok (például olajok, lipidek, fehérjék és hatóanyagok) felszabadulnak a környező oldószerbe.
Az ultrahangos extrakció ezért az extrakciós folyamatok intenzifikálásának előnyben részesített módszere.
Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáción és annak hidrodinamikai nyíróerőin alapul
Nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok a laboratóriumi léptéktől a kísérleti üzemi és ipari léptékig.