Ekstraksi Ultrasonik Menggunakan Rami sebagai Bahan Baku
- Untuk tanaman ganja sativa, dua spesies dapat dibedakan: ganja dan rami.
- Ultrasonik dikenal sebagai metode unggulan untuk mengisolasi cannabinoid dari keduanya, ganja dan rami.
Ekstraksi Ultrasonik Cannabinoid
Teknologi ekstraksi ultrasonik sangat efisien untuk melepaskan senyawa aktif (yaitu cannabinoid (CBD, THC, CBG), Minyak esensial, Terpenes dll.) dari bahan tanaman seperti tunas, daun, dan batang.
Ekstraksi ultrasonik mengungguli teknik ekstraksi konvensional karena berbagai keunggulan:
Ekstraksi berbantuan ultrasonik (UEA) terkenal sebagai teknik intensifikasi proses, yang meningkatkan perpindahan massa dan melepaskan hasil senyawa bioaktif yang lebih tinggi seperti cannabinoid, terpene, dll.
Ultrasonikasi menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi karena ekstraksi ultrasonik tidak memerlukan penggunaan pelarut yang keras dan beracun untuk melepaskan cannabinoid. Ekstraksi ultrasonik dapat dijalankan dengan air, campuran air-alkohol, alkohol atau minyak (zaitun, kelapa) sebagai pelarut, misalnya. Hal ini membuat ekstraksi berbantuan ultrasonik (UEA) secara signifikan lebih ramah lingkungan.
Baca lebih lanjut tentang pilihan pelarut yang tepat untuk ekstraksi ultrasonik!
Kondisi ekstraksi ultrasonikasi ringan menghasilkan ekstrak, yang menawarkan sifat bahan baku yang sama, tetapi diintensifkan (misalnya rami, ganja) - menawarkan efek kesehatan, rasa, dan bau yang unggul.
Ekstraktor ultrasonik Hielscher dapat dikontrol dengan tepat. Dengan kontrol penuh atas parameter proses seperti intensitas dan suhu, kualitas ekstrak yang sangat tinggi dapat diperoleh. Karena sonikasi adalah metode pemrosesan non-termal, degradasi termal komponen yang sensitif terhadap panas dihindari. Suhu ekstraksi antara 0-60°C optimal untuk ekstrak unggul.
Manfaat lain dari ekstraksi ultrasonik adalah proses yang cepat: Seluruh proses ekstraksi hanya membutuhkan beberapa menit untuk melepaskan cannabinoid dari sel tanaman, sementara teknik ekstraksi lainnya membutuhkan waktu pemrosesan berjam-jam atau bahkan berhari-hari.
Keduanya, biaya investasi dan operasional minimal dibandingkan dengan ekstraktor alternatif, misalnya ekstraktor CO2 superkritis. Sistem ekstraksi ultrasonik memberikan RoI yang sangat cepat.
UP400St untuk ekstraksi cannabinoid dari rami
- Ekstrak berkualitas tinggi
- hasil ekstraksi yang lebih lengkap
- tingkat ekstraksi yang tinggi
- Ekstrak spektrum penuh
- Penggunaan berbagai pelarut
- tidak beracun
- Metode non-termal (dingin)
- Proses ekstraksi cepat
- Aman dan mudah digunakan
- Skalabilitas linear
Rami vs Ganja
Ganja adalah keluarga tanaman yang dapat diklasifikasikan menjadi C. Indica dan C. Sativa. Rami dan ganja adalah spesies Cannabis Sativa.
Saat membandingkan Rami vs Ganja, ada perbedaan besar; sementara Rami mengandung konsentrasi THC yang sangat rendah (0,3% atau kurang), Ganja berlimpah dalam THC dengan konsentrasi antara 15% hingga 40%.
Oleh karena itu, hingga saat ini rami telah ditanam terutama untuk keperluan industri. Saat ini rami juga dihargai karena hasil CBD-nya. CBD adalah cannabinoid non-psikoaktif yang memiliki sifat anti-inflamasi dan ansiolitik. Ganja terutama ditanam karena kandungan THC-nya, yang digunakan untuk tujuan rekreasi dan pengobatan.
Minyak rami dan CBD, cannabinoid utama yang ditemukan dalam rami, adalah zat yang menjanjikan yang diberikan untuk membantu kondisi medis seperti kecemasan, peradangan kronis, penyakit autoimun, nyeri, sakit kepala dan migrain, gangguan pencernaan, selain lain.
Lihat protokol sederhana ekstraksi ganja ultrasonik menggunakan batch ukuran sedang 120L!
Sonicator tipe probe UP400St adalah ekstraktor ultrasound populer yang digunakan untuk isolasi CBD, THC, CBG, CBN, canabinoid lainnya serta terpene dari rami dan ganja.
Ekstraktor Ultrasonik Kinerja Tinggi
Hielscher Ultrasonics menawarkan kristal yang, ukuran sedang dan Industri prosesor ultrasonik, yang dapat dioperasikan 24/7. Bergantung pada bahan baku dan volume proses Anda, kami dapat menawarkan sistem ekstraksi ultrasonik yang sesuai dengan kebutuhan Anda. Anda dapat memilih antara ekstraksi batch dan kontinu. Peningkatan skala selanjutnya ke kapasitas proses yang lebih besar dapat dengan mudah dilakukan karena proses ultrasonik dapat diskalakan secara linier.
Sistem percontohan dan industri Hielscher dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi – memungkinkan untuk menjalankan amplitudo hingga 200μm yang andal dan terus berjalan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan sonicator Hielscher memungkinkan operasi pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Sebagai produsen ekstraktor ultrasonik berdaya tinggi yang sudah lama berpengalaman, Hielscher adalah mitra terpercaya Anda untuk ekstraksi canggih. Kami berkonsultasi dan membantu pelanggan kami dengan pengetahuan kami dan membimbing mereka dari pengujian kelayakan hingga instalasi industri.
Hubungi kami sekarang! Kami senang mendiskusikan persyaratan ekstraksi Anda dengan Anda!
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Pemasangan Hielscher UIP4000hdT, ekstraktor ultrasonik 4kW, untuk ekstraksi industri.
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Ekstraksi ultrasonik telah meningkat menjadi teknik yang paling efektif dan ramah pengguna dalam hal ekstraksi senyawa bioaktif dari tumbuhan. Contoh paling menonjol dari ekstraksi yang sukses mungkin adalah isolasi CBD dan cannabinoid lainnya dari ganja.
Metode Ekstraksi Ultrasonik vs. Konvensional
Perendaman dalam etanol adalah metode yang sederhana, tetapi sangat memakan waktu, kapasitas prosesnya terbatas dan biaya pelarut dan energi tinggi. Pelarut sisa dalam produk akhir mengganggu tujuan untuk menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi.
Ekstraksi menggunakan sistem hidrokarbon tertutup membutuhkan penggunaan bahan bakar fosil, sehingga zat penyebab kanker seperti benzena dapat ditemukan dalam produk akhir.
Sistem ekstraksi CO2 superkritis memiliki biaya investasi serta konsumsi energi yang tinggi. Ekstraktor CO2 superkritis membutuhkan staf yang terlatih untuk pengoperasian karena sistem CO2 bertekanan tinggi berbahaya untuk dioperasikan. Ketika CO2 bocor dapat menyebabkan kematian sesak napas pada pekerja yang hadir.
Ekstraksi air kritis adalah alternatif yang ramah lingkungan, yang lambat dan hanya melepaskan sebagian kecil dari senyawa bioaktif.
Ekstraksi Ultrasonik
Ekstraksi ultrasonik adalah teknik ekstraksi intensif yang dapat digunakan dalam kombinasi dengan air (bebas pelarut) serta dengan Pelarut seperti etanol, etanol-air, gliserin, metanol, minyak nabati atau pelarut pilihan lainnya. Ekstraksi ultrasonik mempromosikan perpindahan massa sehingga Hasil ekstrak 95-99% dapat diperoleh. Sonikasi dapat dengan mudah ditingkatkan dan menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi.
Ekstraktor ultrasonik skala kecil seperti UP400St (400W) mampu memproses batch hingga 10L dalam waktu 5-15 menit (tergantung pada parameter proses seperti bahan baku (segar atau kering; tunas, daun, batang), pelarut, suhu).
Ekstraktor ultrasonik kuat 2kW UIP2000hdT dapat dioperasikan sebagai sistem inline. Dalam mode flow-through, UIP2000hdT dengan mudah memproses 200 hingga 800L/jam (juga tergantung pada parameter proses).
Biaya investasi untuk prosesor ultrasonik rendah dibandingkan dengan ekstraktor CO2. Juga biaya energi untuk operasi dapat diabaikan. Ekstraktor ultrasonik sangat aman untuk dioperasikan, mudah dibersihkan dan membutuhkan perawatan yang sangat rendah.
ganja
Senyawa bioaktif dari tanaman ganja (keduanya, rami dan ganja) telah mendapatkan banyak perhatian di masa lalu. Khusus untuk cannabinoid Cannabidiol (CBD) banyak manfaat kesehatan telah ditunjukkan, yang menjangkau dari sifat melawan kanker dan anti-inflamasi hingga efek pereda nyeri dan anti-depresan. Selain cannabidiol, tanaman ganja mengandung berbagai cannabinoid lainnya seperti THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromene (CBC), dan cannabinodiol (CBND). Cannabinoid telah menunjukkan potensi terapeutik yang sangat besar dan menjadi fokus dari banyak studi penelitian.
Interaksi berbagai cannabinoid dan senyawa bioaktif lainnya seperti terpene, polifenol, flavonoid, dan alkaloid tampaknya menghasilkan manfaat kesehatan yang lebih baik. Interaksi terpene yang berbeda, cannabinoid yang berbeda, dan senyawa tanaman lainnya disebut “efek rombongan”. Karena efek rombongan ini, ekstrak spektrum penuh, yang dapat berhasil diperoleh melalui ekstraksi berbantuan ultrasonik (UEA), dikenal dengan efek terapeutik yang luar biasa.
Terpen Ganja
Terpenoid adalah komponen minyak esensial, yang dapat ditemukan dalam tumbuhan. Tanaman ganja sangat kaya akan Terpenes. Dalam ganja, terpen dibuat di trikoma tanaman. Trikoma adalah kristal mengkilap dan lengket yang menempel pada daun dan tunas. Trikoma ini adalah mekanisme pertahanan alami tanaman ganja, yang melindungi tanaman dari serangga dan hewan. Karena baunya yang harum, terpen bertindak sebagai pengusir nyamuk. Bagi kita manusia, karakteristik terpen ganja yang paling mencolok adalah baunya. Terpen ini berkontribusi pada berbagai manfaat kesehatan dari tanaman ganja (rami dan ganja).
Selain aroma dan aromanya, molekul terpene adalah zat botani kuat yang menawarkan berbagai manfaat medis.
Baik ganja dan rami dari genus Cannabis Sativa mengandung terpenoid dalam jumlah yang luar biasa dan mengandung lebih dari 100 jenis zat ini.
Setiap terpene memiliki sifat unik yang berkisar dari obat penenang hingga membangkitkan semangat. Misalnya, nerolidol memiliki efek sedatif dan anti-kecemasan, linalool membantu mengelola gejala kecemasan dan radang sendi, sementara myrcene diketahui dapat meredakan nyeri kronis. Terpen β-Myrcene, Ɣ-pinene dan humulene mengurangi peradangan dan memiliki efek analgesik.
Berbagai terpen unik untuk ganja, tetapi banyak terpen yang ditemukan dalam ganja juga ada di beberapa tanaman lain. Caryophyllene ditemukan misalnya dalam sayuran berdaun hijau, Hop serta rosemary dan oregano. Limonene adalah terpene utama yang ditemukan dalam buah jeruk seperti lemon dan jeruk.
Efek Rombongan
Setiap terpene dikenal dengan efek terapeutik tertentu. Namun, terpen dan senyawa botani lainnya seperti polifenol dan flavonoid diketahui menunjukkan efek sinergis yang luar biasa, yang menghasilkan peningkatan simbiosis antara cannabinoid. Interaksi berbagai senyawa bioaktif ini dikenal sebagai “efek rombongan“.
Efek rombongan membuat terpene lebih tersedia secara hayati dan membantu tubuh menyerap cannabinoid dengan lebih efisien.
Jenis Senyawa Bioaktif
Jumlah, konsentrasi, dan variasi senyawa bioaktif bertanggung jawab atas khasiat obat dari ekstrak botani. Senyawa bioaktif ini disintesis sebagai metabolit sekunder, yang tidak berkontribusi pada pertumbuhan atau fotosintesis pada tanaman. Namun, mereka sangat penting untuk tanaman’ kelangsungan hidup dan interaksi dengan lingkungannya. Senyawa bioaktif botani secara luas dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelas terpen dan terpenoid, alkaloid, dan senyawa fenolik. Senyawa fenolik adalah kelompok metabolit sekunder yang paling banyak didistribusikan di kerajaan tumbuhan dan terkenal dan dihargai karena efek antioksidannya. Kelas penting lainnya dari senyawa fenolik dengan berat molekul rendah adalah flavonoid, yang juga menunjukkan efek antioksidan yang sangat kuat.
Kisaran senyawa fenolik meliputi asam fenolik seperti asam benzoat dan hidroksisinnamit, flavonoid seperti flavon dan flavonol, lignan, dan stilben. Ekstrak spektrum penuh (misalnya diperoleh oleh ekstraksi ultrasonik dari ganja) mencakup semua senyawa botani yang berbeda ini, yang menunjukkan efek kesehatan yang paling luas.
Prinsip Kerja Ekstraksi Ultrasonik
Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada gelombang akustik (ultrasound) yang digabungkan ke dalam media cair. Gelombang ultrasound yang intens menghasilkan siklus tekanan tinggi / tekanan rendah. Karena perbedaan tekanan selama perambatan gelombang ultrasound melalui cairan, gelembung kavitasi terjadi. Ledakan gelembung kavitasi ini menghasilkan kondisi padat energi.
Ekstraksi ultrasonik senyawa aktif dan minyak esensial didasarkan pada prinsip kerja kavitasi akustik. Gambar di atas menunjukkan efek runtuhnya gelembung kavitasi dan pelepasan minyak atsiri yang dihasilkan dari bahan tanaman
sumber: Altaf et al. 2018
Kondisi di dekat gelembung kavitasi yang meledak bisa sangat ekstrim – menghasilkan suhu hingga 4500 °C dan tekanan hingga 100 MPa. Imlosion dan diferensial ressure yang dihasilkan menghasilkan gaya geser dan turbulensi yang sangat tinggi di hot spot kavitasional. Kombinasi faktor-faktor perbedaan tekanan, perbedaan panas, dan geser ini mendorong perpindahan massa dan dengan demikian proses ekstraksi. Dengan gaya kavitasi ultrasonik yang intens, sel-sel (misalnya tanaman, bakteri, atau jaringan) terganggu dan bahan intraselular (seperti minyak, lipid, protein, dan senyawa aktif) dilepaskan ke pelarut di sekitarnya.
Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik merupakan metode yang disukai untuk mengintensifkan proses ekstraksi.
Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya
Ekstraktor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga skala percontohan dan industri.