Peralatan Ekstraksi Kanabis – Keunggulan Sonikasi
Peralatan ekstraksi ultrasonik memiliki banyak keunggulan yang menjadikannya metode ekstraksi unggulan untuk hemp dan mariyuana. Meskipun ekstraksi senyawa bioaktif seperti THC dan CBD dari kanabis dapat dilakukan dengan berbagai teknik, sonikasi menawarkan banyak keunggulan. Berkat rendemennya yang tinggi, ekstrak berkualitas tinggi, proses yang cepat, biaya investasi dan operasional yang rendah, serta pengoperasian yang aman dan mudah digunakan, ekstraksi ultrasonik menjadi metode pilihan untuk proses ekstraksi dalam produksi ekstrak kanabis skala kecil maupun industri.
Keunggulan Ekstraksi Kanabis Ultrasonik
Sonikator tipe probe merupakan jenis peralatan ekstraksi yang menggunakan gelombang ultrasonik untuk menguraikan bahan tumbuhan dan mengekstraksi senyawa yang diinginkan. Metode ini telah terbukti mengungguli metode ekstraksi tradisional dalam ekstraksi kanabis karena beberapa alasan:
- Efisiensi: Probe ultrasonik dapat mengekstraksi persentase senyawa target yang lebih tinggi dari bahan tumbuhan dibandingkan metode ekstraksi tradisional seperti ekstraksi pelarut atau distilasi uap. Hal ini karena probe ultrasonik menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi untuk menguraikan bahan tumbuhan pada tingkat sel, sehingga senyawa yang diinginkan lebih mudah diekstraksi.
- Ekstraksi Cepat: Probe ultrasonik dapat mengekstraksi senyawa target dari bahan tumbuhan dalam hitungan menit, sedangkan metode ekstraksi tradisional dapat memerlukan waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari. Artinya, probe ultrasonik dapat memproses lebih banyak bahan dalam waktu yang lebih singkat, sehingga menjadi metode ekstraksi yang lebih efisien.
- Spektrum Penuh: Sonikator tipe probe mengekstraksi seluruh rentang senyawa bioaktif. Hal ini memungkinkan produksi ekstrak spektrum penuh dengan probe ultrasonik, yang dikenal karena efek entourage-nya, yang dapat berperan penting untuk keperluan pengobatan atau penelitian.
- Keamanan: Probe ultrasonik dianggap sebagai metode ekstraksi yang lebih aman dibandingkan metode tradisional seperti ekstraksi pelarut, yang dapat melibatkan penggunaan pelarut yang mudah terbakar dan berpotensi beracun, atau ekstraktor CO2 superkritis, yang dioperasikan pada tekanan tinggi. Ultrasonik kompatibel dengan segala jenis pelarut, termasuk air dan larutan etanol dalam air, sehingga menjadi metode ekstraksi yang lebih aman dan lebih ramah lingkungan.
Secara ringkas, ekstraksi kanabis menggunakan probe ultrasonik memiliki beberapa keunggulan dibandingkan metode ekstraksi tradisional, termasuk efisiensi, kecepatan, selektivitas, dan keamanan yang lebih tinggi.
Ekstraktor ultrasonik UIP2000hdT (2kW) untuk produksi ekstrak kanabis organik yang sepenuhnya alami pada skala industri.
Sonikator vs Ekstraktor CO2 untuk Ekstraksi Kanabis
Ekstraksi CO2 superkritis merupakan metode konvensional untuk produksi ekstrak kanabis. Namun, karena biaya yang tinggi, masalah keamanan, dan pengoperasian yang rumit, sonikator telah menggantikan banyak ekstraktor CO2 yang terpasang. Baca keunggulan berikut yang membuat sonikasi mengungguli ekstraksi CO2 superkritis.
- Rendemen: Ekstraksi ultrasonik telah terbukti menghasilkan rendemen senyawa yang diinginkan yang lebih tinggi dibandingkan ekstraksi CO2. Hal ini karena ekstraksi ultrasonik dapat menguraikan bahan tumbuhan pada tingkat sel, sehingga memungkinkan ekstraksi senyawa target yang lebih efisien.
- Kecepatan: Ekstraksi ultrasonik dapat diselesaikan dalam hitungan menit, sedangkan ekstraksi CO2 dapat memerlukan waktu beberapa jam. Artinya, ekstraksi ultrasonik merupakan metode yang lebih cepat dan dapat memproses volume bahan yang lebih besar dalam waktu yang lebih singkat.
- Selektivitas: Ekstraksi ultrasonik menghasilkan ekstrak spektrum luas yang mengandung beragam senyawa bioaktif. Ekstrak spektrum luas dihargai karena apa yang disebut efek entourage, yaitu ketika berbagai zat saling mendukung dan memperkuat efek spesifiknya secara sinergis. Hal ini menjadikan ekstraksi ultrasonik pilihan yang sangat baik untuk ekstrak terapeutik maupun untuk keperluan penelitian.
- Efisiensi Energi: Ekstraksi ultrasonik menggunakan lebih sedikit energi dibandingkan ekstraksi CO2, sehingga menjadi pilihan yang lebih ramah lingkungan.
- Biaya Peralatan: Peralatan ekstraksi ultrasonik umumnya lebih murah dibandingkan peralatan ekstraksi CO2, sehingga dapat menjadi pilihan yang lebih terjangkau bagi produsen skala kecil.
- Keamanan: Ekstraksi ultrasonik dapat dijalankan tanpa menggunakan pelarut yang mudah terbakar atau beracun. Air atau larutan etanol dalam air merupakan pelarut yang paling umum digunakan untuk ekstraksi kanabis. Sebaliknya, ekstraksi CO2 memerlukan penggunaan CO2 pada tekanan tinggi. Tekanan tinggi ini menimbulkan risiko kebocoran CO2 atau kegagalan peralatan serta bahaya terkait tekanan tinggi. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik dianggap sebagai metode yang lebih aman bagi operator maupun lingkungan.
Ekstraksi Kanabis Ultrasonik – Prinsip Kerja Ultrasonik dalam Ekstraksi
Ekstraksi dengan ultrasonik didasarkan pada prinsip kavitasi akustik. Penerapan ultrasonik berdaya tinggi pada cairan dan bubur menghasilkan kavitasi dan gaya geser yang intens. Dalam bubur daun, kuncup, bunga, batang, dan bagian tumbuhan lainnya, sel tumbuhan mengalami disrupsi akibat gaya geser ultrasonik dan senyawa bioaktif seperti cannabidiol (CBD) serta tetrahydrocannabinol (THC) dilepaskan. Ekstraksi ultrasonik telah dikenal luas sebagai teknik yang sangat efisien dan andal untuk mengisolasi senyawa bioaktif tumbuhan. Khususnya dalam produksi minyak kanabis berkualitas tinggi, sonikasi telah membuktikan keunggulannya berkat rendemen yang tinggi (hasil ekstrak lebih banyak), kualitas yang sangat baik (spektrum penuh), dan waktu pemrosesan yang singkat. Penerapan gelombang ultrasonik merupakan perlakuan mekanis yang tidak beracun, aman, dan ramah lingkungan.
Ekstraksi Kanabis Ultrasonik dalam Batch 120L dengan UIP2000hdT dan Pengaduk
- Rendemen lebih tinggi
- Kualitas tinggi
- Tanpa degradasi termal
- Ekstraksi cepat
- Pengoperasian Sederhana dan Aman
- Ekstraksi Ramah Lingkungan
Sekilas – Keunggulan Ekstraktor Ultrasonik Hielscher
Efisiensi
- Rendemen lebih tinggi
- Proses ekstraksi cepat – dalam hitungan menit
- Ekstrak berkualitas tinggi – ekstraksi lembut tanpa panas
- Pelarut ramah lingkungan (air, etanol, gliserin, minyak nabati, dll.)
Kesederhanaan
- Siap pakai – Siapkan dan operasikan dalam hitungan menit
- Kapasitas pemrosesan tinggi – Untuk produksi ekstrak skala besar
- Pengoperasian per batch atau secara kontinu dalam jalur proses
- Pemasangan dan pengoperasian awal yang sederhana
- Portabel / Dapat Dipindahkan – Unit portabel atau dilengkapi roda
- Peningkatan skala secara linear – tambahkan sistem ultrasonik lain secara paralel untuk meningkatkan kapasitas
- Pemantauan dan pengendalian jarak jauh – melalui PC, ponsel pintar, atau tablet
- Tidak memerlukan pengawasan proses – Siapkan dan jalankan
- Kinerja Tinggi – dirancang untuk produksi kontinu 24/7
- Konstruksi tangguh dan kebutuhan perawatan rendah
- Kualitas tinggi – dirancang dan dibuat di Jerman
- Pengisian dan pengeluaran cepat antar lot
- Mudah dibersihkan
Keamanan
- Sederhana dan aman dioperasikan
- Ekstraksi tanpa pelarut atau berbasis pelarut (air, etanol, minyak nabati, gliserin, dll.)
- Tanpa tekanan dan suhu tinggi
- Tersedia sistem tahan ledakan bersertifikasi ATEX
- Mudah dikendalikan (juga melalui kendali jarak jauh)
UP400St Ekstraksi Ultrasonik Bahan Botani seperti Kanabis dalam Batch 8L
Peralatan Ultrasonik untuk Ekstraksi Kanabis
Hielscher Ultrasonic adalah mitra tepercaya Anda untuk peralatan ekstraksi ultrasonik berkinerja tinggi guna mengekstraksi kanabis dan bahan botani lainnya. Dengan banyaknya instalasi di seluruh dunia, ekstraktor ultrasonik Hielscher dikenal luas karena laju ekstraksinya yang tinggi, keandalan, dan ketangguhannya.
Dari sonikator meja yang lebih kecil dan ringkas seperti UP400St (400W) hingga UIP16000hdT yang paling bertenaga di dunia, Hielscher menyediakan seluruh rentang peralatan ekstraksi ultrasonik. Hal ini memungkinkan kami merekomendasikan ekstraktor ultrasonik yang paling sesuai dengan kebutuhan proses Anda.
Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman
Sonikator Hielscher dikenal karena standar kualitas dan desainnya yang tertinggi. Ketangguhan dan kemudahan pengoperasian memungkinkan integrasi sonikator kami dengan lancar ke dalam fasilitas industri. Kondisi berat dan lingkungan yang menuntut dapat ditangani dengan mudah oleh sonikator Hielscher.
Hielscher Ultrasonics merupakan perusahaan bersertifikasi ISO dan memberikan perhatian khusus pada sonikator berkinerja tinggi yang dilengkapi teknologi mutakhir serta mudah digunakan. Tentu saja, sonikator Hielscher memenuhi ketentuan CE serta persyaratan UL, CSA, dan RoHs.
Tabel di bawah memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | – | UP100H |
| 10 hingga 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 hingga 300L | 2 hingga 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| – | lebih besar | gugus unit UIP16000 |
Fakta yang Perlu Diketahui
Ikhtisar dan Perbandingan Metode Ekstraksi Kanabis yang Paling Umum
Ekstraksi Ultrasonik
Produk: Ekstraksi ultrasonik menghasilkan ekstrak spektrum penuh berkualitas tinggi. Ekstrak kasar dimurnikan melalui filtrasi, distilasi, dan/atau winterisasi.
Biaya peralatan: mulai dari sekitar US$5.000 hingga beberapa ratus ribu dolar AS (kelipatan US$100.000), tergantung kapasitas dan konfigurasi
Konfigurasi: dalam pengoperasian batch/drum atau secara kontinu dalam jalur proses
Keterampilan teknis: mudah dan aman ditangani serta dioperasikan
Pelarut: segala jenis pelarut dapat digunakan, seperti air, campuran air-alkohol, isopropil alkohol, heksana, etanol, metanol, butana, minyak nabati (minyak zaitun, minyak kelapa), gliserin, dll.
Senyawa target: spektrum penuh (semua kanabinoid dan terpena yang tersedia)
Keunggulan utama: rendemen tinggi, mudah dioperasikan, murah, mudah ditingkatkan skalanya ke produksi industri
Ekstraksi Pelarut (alkohol, etanol)
Produk: biasanya berupa ekstrak kasar yang memerlukan pemurnian lebih lanjut seperti winterisasi atau filtrasi. Umumnya, ekstrak etanol dimurnikan lebih lanjut melalui distilasi setelah winterisasi dan filtrasi.
Biaya peralatan: antara $5.000 dan jutaan dolar, tergantung ukuran, kapabilitas, atau kemampuan otomatisasi.
Keterampilan teknis: memiliki pendidikan kimia dasar/tingkat keterampilan menengah.
Senyawa target: semua kanabinoid yang tersedia, ekstrak yang dihasilkan mengandung monoterpena dalam jumlah rendah.
Penggunaan CO2 dalam Ekstraksi
Produk: ekstrak kasar yang memerlukan pemurnian lebih lanjut seperti winterisasi atau filtrasi
Biaya peralatan: antara $100.000 dan jutaan USD, tergantung ukuran, kapabilitas, atau otomatisasi
Keterampilan teknis: terlatih dalam pengoperasian CO2 cair (sistem bertekanan tinggi – keamanan)
Senyawa target: kanabinoid dengan hanya sedikit monoterpena
Ekstraksi Hidrokarbon
Produk: shatter, budder, wax, HTFSE, HCFSE, atau ekstrak kasar untuk distilasi, atau terpena untuk ditambahkan ke distilat
Biaya peralatan: $5.000 hingga $100.000 tergantung ukuran dan kapabilitas
Keterampilan teknis: terlatih dalam kimia dan keamanan (penggunaan cairan mudah terbakar, butana cair)
Senyawa target: semua kanabinoid
Penerapan Gelombang Ultrasonik untuk Ekstraksi
Ketika ultrasonik berkinerja tinggi diterapkan pada sistem cair (termasuk bubur dan pasta kental), kavitasi akustik dihasilkan. Kavitasi akustik menggambarkan fenomena pembentukan, pertumbuhan, dan akhirnya implosi gelembung kavitasi. Selama perambatan gelombang ultrasonik, gelembung vakum berosilasi, membesar, dan runtuh ketika gelembung tidak dapat lagi menyerap energi. Implosi gelembung menciptakan kondisi ekstrem secara lokal berupa suhu, tekanan, serta laju pemanasan dan pendinginan yang sangat tinggi, sekaligus perbedaan tekanan dan semburan cairan. Kondisi ekstrem tersebut menghasilkan efek termal, mekanis, dan kimia. Disrupsi sel dan pelepasan senyawa bioaktif (= ekstraksi) merupakan efek mekanis yang sangat efektif dan efisien.
Kavitasi akustik, yang dihasilkan oleh ultrasonik berintensitas tinggi dan berfrekuensi rendah, menciptakan gaya geser yang intens serta perbedaan tekanan dan suhu yang tinggi secara lokal, yang memberikan dampak yang diperlukan untuk disrupsi sel, pencampuran intensif, dan perpindahan massa. Gaya geser ultrasonik ini berhasil diterapkan untuk ekstraksi kanabis.
Berkat hasil ekstraknya yang unggul, laju ekstraksi yang tinggi, kecepatan proses, serta pengoperasian yang sederhana dan aman, ekstraksi ultrasonik berhasil digunakan untuk mengekstraksi beragam senyawa botani.
Gelombang ultrasonik yang kuat mendisrupsi matriks sel pada struktur biologis dan melepaskan senyawa bioaktif. Perpindahan massa antara bahan tumbuhan dan pelarut ditingkatkan. Berkat mekanisme ini, ekstraksi ultrasonik sangat efisien untuk ekstraksi kanabis.
Contoh utama penerapan ekstraksi ultrasonik meliputi kanabis (kanabinoid dan minyak kanabis dari mariyuana dan hemp), kurkumin, lada, safron, kopi, pare, minyak zaitun, minyak alpukat, henna, herbal Ayurveda, jahe, teh, dan berbagai herbal obat lainnya.
Dekarboksilasi
Dekarboksilasi merupakan langkah penting untuk produksi senyawa bioaktif utama dalam kanabis secara efisien, seperti Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), cannabidiol (CBD), dan cannabigerol (CBG). Dekarboksilasi, yang juga dikenal sebagai “aktivasi” atau “decarbing”, diterapkan sebagai perlakuan awal untuk meningkatkan kandungan THC (delta9-tetrahydrocannabinol) dalam bahan tumbuhan. Secara kimia, dekarboksilasi adalah reaksi ketika gugus karboksil (-COOH) dilepaskan dan karbon dioksida (CO2) dilepaskan. Untuk meningkatkan kandungan THC dalam bahan tanaman kanabis, diterapkan tahap proses dekarboksilasi. Melalui dekarboksilasi, sejumlah asam Δ9-tetrahydrocannabinolic (THCA) yang tidak bersifat psikoaktif dapat diubah menjadi THC yang bersifat psikoaktif. Asam Δ9-tetrahydrocannabinolic mengalami dekarboksilasi ketika dipanaskan (hingga sekitar 105°C / 220°F selama 30 min. untuk bahan kering, hingga 90min. untuk bahan tumbuhan lembap), lalu berubah menjadi senyawa psikoaktif Δ9-Tetrahydrocannabinol.
Dengan cara serupa, bahan tanaman kanabis yang kaya CBD-A dapat didekarboksilasi melalui perlakuan panas sehingga dikonversi menjadi CBD. Untuk winterisasi bahan tumbuhan, bahan tumbuhan kering yang telah dicacah dipanaskan hingga sekitar 160°C / 320°F selama 30–60min. untuk memulai dekarboksilasi.
Suhu Dekarboksilasi untuk Kanabinoid:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314,6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
Proses Hilir – Filtrasi dan Distilasi
Setelah ekstraksi ultrasonik, partikel kanabis harus disaring dari cairan. Oleh karena itu, bubur kanabis disaring melalui filter, seperti jaring (misalnya kantong filter), atau menggunakan filter pres. Larutan induk yang dihasilkan, berupa pelarut (misalnya etanol) dan ekstrak kanabis, kemudian dipekatkan dengan memisahkan etanol. Metode distilasi yang umum untuk menghilangkan pelarut menggunakan evaporator putar atau sistem distilasi vakum.
Evaporator putar (biasa disebut roto-vap) umumnya digunakan untuk memisahkan pelarut seperti etanol dari kanabis, sehingga menghasilkan minyak kanabis yang telah dimurnikan. Suhu yang terkontrol dan kemudahan penanganan menjadikan evaporator putar peralatan distilasi yang dominan dalam industri kanabis.
Distilasi vakum terutama digunakan untuk mengisolasi CBD bagi penggunaan farmasi dan pengobatan, yang memerlukan penghilangan terpena dan/atau THC. Karena terpena, THC, dan CBD memiliki titik didih tinggi (antara 160–250°C / 310–482°F), distilasi pada kondisi atmosfer memerlukan perlakuan suhu tinggi, yang disertai degradasi termal pada kanabinoid yang sensitif terhadap panas. Selain itu, paparan oksigen memicu reaksi oksidatif yang berdampak negatif pada kualitas kanabinoid. Dengan penerapan vakum, titik didih diturunkan. Selain itu, oksigen dihilangkan dengan penerapan vakum. Dengan demikian, distilasi dalam kondisi vakum mengurangi degradasi termal dan oksidatif pada ekstrak.
Winterisasi
Winterisasi adalah proses penghilangan lipid, lemak, dan lilin tumbuhan melalui pencucian dengan alkohol untuk memisahkan kanabinoid dan terpena dari zat yang tidak diinginkan, seperti lilin tumbuhan, lemak, dan klorofil. Untuk winterisasi, minyak kanabis hasil ekstraksi dimasukkan ke dalam etanol dan didinginkan hingga suhu di bawah -20°C / -6°F. Pada suhu rendah ini, lipid, lemak, dan lilin mengendap dan dapat dihilangkan.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari skala laboratorium hingga skala industri.