Apparecchiature per l'estrazione della cannabis – Il vantaggio della sonicazione
Le apparecchiature per l'estrazione a ultrasuoni presentano numerosi vantaggi che le rendono il metodo di estrazione superiore per la canapa e la marijuana. Sebbene l'estrazione di composti bioattivi come il THC e il CBD dalla cannabis possa essere effettuata con diverse tecniche, la sonicazione offre numerosi vantaggi. Grazie agli alti rendimenti, agli estratti di alta qualità, alla rapidità del processo, ai bassi costi di investimento e operativi, alla sicurezza e alla facilità di utilizzo, l'estrazione a ultrasuoni è il metodo preferito per i processi di estrazione nella produzione di estratti di cannabis sia a livello artigianale che industriale.
Vantaggi dell'estrazione della cannabis a ultrasuoni
Gli ultrasuonatori a sonda sono un tipo di apparecchiatura per l'estrazione che utilizza le onde a ultrasuoni per scomporre il materiale vegetale ed estrarre i composti desiderati. È stato dimostrato che questo metodo supera i metodi di estrazione tradizionali nell'estrazione della cannabis per diversi motivi:
- Efficienza: Le sonde a ultrasuoni possono estrarre una percentuale maggiore di composti target dal materiale vegetale rispetto ai metodi di estrazione tradizionali, come l'estrazione con solvente o la distillazione a vapore. Questo perché le sonde a ultrasuoni utilizzano onde sonore ad alta frequenza per rompere il materiale vegetale a livello cellulare, rendendo più facile l'estrazione dei composti desiderati.
- Estrazione rapida: Le sonde a ultrasuoni possono estrarre i composti target dal materiale vegetale in pochi minuti, mentre i metodi di estrazione tradizionali possono richiedere ore o addirittura giorni. Ciò significa che le sonde a ultrasuoni possono trattare più materiale in meno tempo, rendendolo un metodo di estrazione più efficiente.
- Spettro completo: Gli ultrasuonatori a sonda estraggono l'intera gamma di composti bioattivi. Ciò consente di produrre estratti a spettro completo con sonde a ultrasuoni, noti per il loro effetto entourage, che può essere importante per scopi medicinali o di ricerca.
- Sicurezza: Le sonde a ultrasuoni sono considerate un metodo di estrazione più sicuro rispetto ai metodi tradizionali, come l'estrazione con solventi, che può comportare l'uso di solventi infiammabili e potenzialmente tossici, o gli estrattori di CO2 supercritica, che funzionano ad alte pressioni. Gli ultrasuoni sono compatibili con qualsiasi tipo di solvente, compresi acqua ed etanolo acquoso, il che li rende un metodo di estrazione più sicuro ed ecologico.
Riassumendo, l'estrazione della cannabis con sonde a ultrasuoni presenta diversi vantaggi rispetto ai metodi di estrazione tradizionali, tra cui una maggiore efficienza, velocità, selettività e sicurezza.
Estrattore a ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) per la produzione industriale di estratti di cannabis completamente naturali e biologici.
Ultrasuonatori contro estrattori di CO2 per l'estrazione della cannabis
L'estrazione di CO2 supercritica è un metodo convenzionale per la produzione di estratti di cannabis. Tuttavia, a causa dei costi elevati, dei problemi di sicurezza e del funzionamento complesso, gli ultrasonici hanno sostituito numerosi estrattori di CO2 installati. Leggete qui di seguito i vantaggi per cui la sonicazione supera l'estrazione supercritica con CO2.
- Rendimento: È stato dimostrato che l'estrazione a ultrasuoni produce rese più elevate di composti desiderati rispetto all'estrazione con CO2. Questo perché l'estrazione a ultrasuoni è in grado di scomporre il materiale vegetale a livello cellulare, consentendo un'estrazione più efficiente dei composti target.
- Velocità: L'estrazione a ultrasuoni può essere completata in pochi minuti, mentre l'estrazione con CO2 può richiedere diverse ore. Ciò significa che l'estrazione a ultrasuoni è un metodo più veloce e può trattare grandi volumi di materiale in meno tempo.
- Selettività: L'estrazione a ultrasuoni consente di ottenere estratti ad ampio spettro, che contengono un'ampia gamma di composti bioattivi. Gli estratti ad ampio spettro sono preziosi per il loro cosiddetto effetto entourage, in cui le sostanze supportano e rafforzano sinergicamente i loro effetti specifici. Ciò rende l'estrazione a ultrasuoni un'ottima opzione per estratti terapeutici e per scopi di ricerca.
- Efficienza energetica: L'estrazione a ultrasuoni utilizza meno energia rispetto all'estrazione con CO2, rendendola un'opzione più rispettosa dell'ambiente.
- Costo dell'attrezzatura: L'attrezzatura per l'estrazione a ultrasuoni è generalmente meno costosa di quella per l'estrazione di CO2, il che può renderla un'opzione più accessibile per i produttori su piccola scala.
- Sicurezza: L'estrazione a ultrasuoni può essere eseguita senza utilizzare solventi infiammabili o tossici. L'acqua o l'etanolo acquoso sono i solventi più comunemente utilizzati per l'estrazione della cannabis. L'estrazione con CO2 richiede invece l'uso di CO2 ad alta pressione. Queste pressioni elevate comportano il rischio di perdite di CO2 o di guasti alle apparecchiature e i relativi pericoli legati all'alta pressione. Pertanto, l'estrazione a ultrasuoni è considerata un metodo più sicuro sia per gli operatori che per l'ambiente.
Estrazione di cannabis a ultrasuoni – Il principio di funzionamento degli ultrasuoni nell'estrazione
L'estrazione mediante ultrasuoni si basa sul principio della cavitazione acustica. L'applicazione di ultrasuoni ad alta potenza a liquidi e fanghi provoca un'intensa cavitazione e forze di taglio. In uno slurry di foglie, gemme, fiori, steli e altre parti di piante, le cellule vegetali vengono disgregate dalle forze di taglio degli ultrasuoni e i composti bioattivi come il cannabidiolo (CBD) e il tetraidrocannabinolo (THC) vengono rilasciati. L'estrazione a ultrasuoni si è affermata come tecnica altamente efficiente e affidabile per isolare i composti bioattivi delle piante. Soprattutto nella produzione di oli di cannabis di alta qualità, l'estrazione a ultrasuoni ha convinto per i suoi alti rendimenti (maggiore produzione di estratto), l'eccellente qualità (spettro completo) e i rapidi tempi di lavorazione. L'applicazione di onde a ultrasuoni è un trattamento meccanico, non tossico, sicuro e rispettoso dell'ambiente.
120L Estrazione a ultrasuoni di Cannabis in lotti con UIP2000hdT e Agitatore
- maggiore resa
- alta qualità
- nessuna degradazione termica
- Estrazione rapida
- funzionamento semplice e sicuro
- Estrazione verde
In sintesi – I vantaggi degli estrattori a ultrasuoni Hielscher
efficienza
- Rendimenti più elevati
- Processo di estrazione rapida – entro pochi minuti
- Estratti di alta qualità – estrazione delicata e non termica
- Solventi verdi (acqua, etanolo, glicerina, oli vegetali, ecc.)
Semplicità
- Plug-and-play - Configurazione e funzionamento in pochi minuti
- Alta produttività - Per la produzione di estratti su larga scala
- Funzionamento in linea a lotti o continuo
- Installazione e avviamento semplici
- Portatile / mobile - Unità portatili o costruite su ruote
- Scale up lineare - aggiungere un altro sistema a ultrasuoni in parallelo per aumentare la capacità
- Monitoraggio e controllo a distanza - tramite PC, smartphone o tablet
- Non è necessaria la supervisione del processo - Installazione ed esecuzione
- Alte prestazioni - progettato per una produzione continua 24 ore su 24 e 7 giorni su 7
- Robustezza e bassa manutenzione
- alta qualità – progettato e costruito in Germania
- Carico e scarico rapido tra i lotti
- facile da pulire
sicurezza
- Semplice e sicuro da gestire
- Estrazione senza solventi o a base di solventi (acqua, etanolo, oli vegetali, glicerina, ecc.).
- Assenza di pressioni e temperature elevate
- Disponibilità di sistemi antideflagranti certificati ATEX
- Facile da controllare (anche tramite telecomando)
UP400St Estrazione a ultrasuoni di sostanze botaniche come la cannabis in lotti da 8 litri
Apparecchiature a ultrasuoni per l'estrazione della cannabis
Hielscher Ultrasonic è il vostro partner di fiducia quando si tratta di apparecchiature di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni per l'estrazione di cannabis e altre sostanze botaniche. Con innumerevoli installazioni in tutto il mondo, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono ben noti per l'elevato tasso di estrazione, l'affidabilità e la robustezza.
Dagli ultrasuoni da banco più piccoli e compatti, come l'UP400St (400W), fino al più potente UIP16000hdT, Hielscher copre l'intera gamma di apparecchiature per l'estrazione a ultrasuoni. Questo ci permette di consigliarvi l'estrattore a ultrasuoni più adatto alle vostre esigenze di processo.
Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany
Gli ultrasuoni Hielscher sono noti per i loro elevati standard di qualità e design. La robustezza e la facilità d'uso consentono un'agevole integrazione dei nostri ultrasuoni negli impianti industriali. Gli ultrasuonatori Hielscher sono in grado di gestire facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.
Hielscher Ultrasonics è un'azienda certificata ISO e pone particolare enfasi sugli ultrasuonatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all'avanguardia e facilità d'uso. Naturalmente, gli ultrasuoni Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | – | UP100H |
| Da 10 a 8000 ml | – | UP200Ht, UP400St |
| 0.5-150L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| Da 1 a 300L | 2 - 10L/min | UIP4000hdt |
| – | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| – | più grande | cluster di UIP16000 |
Particolarità / Cose da sapere
Panoramica e confronto dei più comuni metodi di estrazione della cannabis
estrazione ad ultrasuoni
Prodotto: L'estrazione a ultrasuoni produce un estratto a spettro completo di alta qualità. L'estratto grezzo viene raffinato per filtrazione, distillazione e/o winterizzazione.
Costo dell'attrezzatura: a partire da circa 5.000 dollari fino a diversi 100.000 dollari, a seconda della capacità e della configurazione.
Impostazione: in funzionamento batch/barile o in linea continua
Competenze tecniche: facile e sicuro da maneggiare e utilizzare
Solvente: si possono utilizzare tutti i tipi di solventi, come acqua, miscela di acqua e alcol, alcol isopropilico, esano, etanolo, metanolo, butano, oli vegetali (olio di oliva, olio di cocco), glicerina, ecc.
Composti mirati: spettro completo (tutti i cannabinoidi e i terpeni disponibili)
Vantaggi principali: alta resa, facile da usare, poco costoso, facile da scalare per la produzione industriale
Estrazione con solventi (alcool, etanolo)
Prodotto: tipicamente un estratto grezzo che richiede un'ulteriore raffinazione, come l'invernaggio o la filtrazione. Di solito l'estratto di etanolo viene ulteriormente raffinato attraverso la distillazione dopo l'invernaggio e la filtrazione.
Costo dell'attrezzatura: tra i 5.000 e i milioni di dollari, a seconda delle dimensioni, delle capacità e delle abilità di automazione.
Competenze tecniche: istruzione in chimica di base/moderata.
Composti mirati: tutti i cannabinoidi disponibili, l'estratto risultante ha basse quantità di monoterpeni.
CO2 estrazione
Prodotto: estratto grezzo che richiede un'ulteriore raffinazione come la winterizzazione o la filtrazione
Costo dell'attrezzatura: tra i 100.000 e i milioni di dollari, a seconda delle dimensioni, delle capacità o dell'automazione.
Competenze tecniche: istruito per operare con la CO2 liquida (sistema ad alta pressione) – sicurezza)
Composti mirati: cannabinoidi con solo basse quantità di monoterpeni
Estrazione di idrocarburi
Prodotto: shatter, budder, cera, HTFSE, HCFSE, o estratto grezzo per la distillazione, o terpeni da aggiungere al distillato
Costo dell'attrezzatura: Da 5.000 a 100.000 dollari, a seconda delle dimensioni e delle capacità.
Competenze tecniche: istruito in chimica e sicurezza (uso di fluidi infiammabili, butano liquido)
Composti mirati: tutti i cannabinoidi
Applicazione delle onde a ultrasuoni per l'estrazione
Quando gli ultrasuoni ad alte prestazioni vengono applicati a sistemi liquidi (compresi i liquami e le paste viscose) si genera la cavitazione acustica. La cavitazione acustica descrive il fenomeno della generazione, crescita e infine implosione delle bolle di cavitazione. Durante la propagazione delle onde ultrasonore, le bolle di vuoto oscillano, crescono e collassano nel momento in cui la bolla non può più assorbire energia. L'implosione delle bolle crea localmente condizioni estreme di temperature, pressioni, tassi di riscaldamento e raffreddamento molto elevati, nonché differenziali di pressione e getti di liquido. Queste condizioni estreme provocano effetti termici, meccanici e chimici. La rottura delle cellule e il rilascio di composti bioattivi (= estrazione) è un effetto meccanico, molto efficace ed efficiente.
La cavitazione acustica, generata da ultrasuoni ad alta intensità e bassa frequenza, crea intense forze di taglio e differenziali di pressione e temperatura elevati a livello locale, che forniscono l'impatto necessario per la rottura delle cellule, l'intensa miscelazione e il trasferimento di massa. Queste forze di taglio ultrasoniche sono state applicate con successo per l'estrazione della cannabis.
Grazie al suo rendimento superiore, all'elevato tasso di estrazione, alla velocità del processo e al funzionamento semplice e sicuro, l'estrazione a ultrasuoni viene utilizzata con successo per l'estrazione di numerosi composti botanici.
Le potenti onde a ultrasuoni rompono la matrice cellulare delle strutture biologiche e rilasciano i composti bioattivi. Il trasferimento di massa tra il materiale vegetale e il solvente viene intensificato. Grazie a questi meccanismi, l'estrazione a ultrasuoni è altamente efficiente per l'estrazione della cannabis.
Esempi significativi di estrazione ad ultrasuoni sono cannabis (cannabinoidi e olio di cannabis da marijuana e canapa), curcumina, pepe, zafferano, caffè, zucca amara, olio d'oliva, Olio di avocado, Henné, Erbe ayurvediche, zenzero, tèe altri erbe medicinali.
decarbossilazione
La decarbossilazione è una fase importante per la produzione efficiente dei principali composti bioattivi della cannabis, come il Δ9-tetraidrocannabinolo (Δ9-THC), il cannabidiolo (CBD) e il cannabigerolo (CBG). La decarbossilazione, nota anche come "attivazione" o "decarbossilazione", viene applicata come pretrattamento per aumentare il contenuto di THC (delta9-tetraidrocannabinolo) nel materiale vegetale. Chimicamente la decarbossilazione è una reazione in cui un gruppo carbossilico (-COOH) viene rimosso e l'anidride carbonica (CO2) viene rilasciato. Per aumentare il contenuto di THC della pianta di cannabis, si applica la fase di processo della decarbossilazione. Con la decarbossilazione, la quantità di acido Δ9-tetraidrocannabinolico (THCA) non psicoattivo può essere convertita in THC psicoattivo. L'acido Δ9-tetraidrocannabinolico si decarbossila quando viene riscaldato (a circa 105°C per 30 minuti se il materiale è secco, fino a 90 minuti se è umido) e si converte nel composto psicoattivo Δ9-tetraidrocannabinolo.
Allo stesso modo, il materiale vegetale di cannabis ricco di CBD-A può essere decarbossilato mediante trattamento termico e quindi convertito in CBD. Per la sverniciatura del materiale vegetale, il materiale vegetale essiccato e tritato viene riscaldato a circa 160°C per 30-60 minuti per avviare la decarbossilazione.
Temperature di decarbossilazione dei cannabinoidi:
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
Processi a valle – Filtrazione e distillazione
Dopo l'estrazione a ultrasuoni, le particelle di cannabis devono essere filtrate dal liquido. Pertanto, il liquame di cannabis viene filtrato attraverso un filtro, come una rete (ad esempio, una calza filtrante) o utilizzando una filtropressa. Il liquido madre risultante, composto da solvente (ad esempio, etanolo) ed estratto di cannabis, viene quindi concentrato separando l'etanolo. I metodi tipici di distillazione per la rimozione dei solventi sono gli evaporatori rotanti o i sistemi di distillazione sotto vuoto.
Un evaporatore rotante (colloquialmente roto-vap) è comunemente usato per separare solventi come l'etanolo dalla cannabis, producendo così un olio di cannabis raffinato. La temperatura regolata e la maneggevolezza rendono l'evaporatore rotante l'apparecchiatura di distillazione dominante nell'industria della cannabis.
La distillazione sottovuoto viene utilizzata soprattutto per isolare il CBD per uso farmaceutico e medicinale, dove è necessario rimuovere i terpeni e il THC. Poiché i terpeni, il THC e il CBD hanno punti di ebollizione elevati (tra 160-250°C), in condizioni atmosferiche la distillazione richiede un trattamento ad alta temperatura, che comporta la degradazione termica dei cannabinoidi sensibili al calore. Inoltre, l'esposizione all'ossigeno innesca reazioni ossidative che influiscono negativamente sulla qualità dei cannabinoidi. Con l'applicazione del vuoto, i punti di ebollizione vengono abbassati. Inoltre, l'ossigeno viene rimosso con l'applicazione del vuoto. Pertanto, la distillazione sotto vuoto riduce la degradazione termica e ossidativa degli estratti.
svernamento
La winterizzazione è il processo di rimozione dei lipidi, dei grassi e delle cere della pianta mediante un lavaggio con alcool, al fine di separare i cannabinoidi e i terpeni dalle sostanze indesiderate, quali cere vegetali, grassi e clorofilla. Per la sverniciatura, l'olio di cannabis estratto viene posto in etanolo e raffreddato a temperature inferiori a -20 °C. A queste basse temperature, i lipidi, i grassi e le cere precipitano e possono essere rimossi.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.