Apparecchiature per l’estrazione della cannabis – Il vantaggio della sonicazione
Le apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni offrono numerosi vantaggi che rendono questo metodo di estrazione superiore per la canapa e la marijuana. Sebbene l’estrazione di composti bioattivi come THC e CBD dalla cannabis possa essere effettuata con diverse tecniche, la sonicazione offre numerosi vantaggi. Grazie alle rese elevate, agli estratti di alta qualità, alla rapidità del processo, ai bassi costi di investimento e di esercizio e al funzionamento sicuro e semplice, l’estrazione a ultrasuoni è il metodo preferito per i processi di estrazione nella produzione di estratti di cannabis sia su piccola scala sia su scala industriale.
Vantaggi dell’estrazione della cannabis a ultrasuoni
I sonicatori a sonda sono apparecchiature di estrazione che utilizzano onde ultrasoniche per disgregare 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 dal materiale vegetale una percentuale più elevata dei composti di interesse rispetto ai metodi di estrazione tradizionali, come l’estrazione con solventi o la distillazione in corrente di vapore. Questo perché le sonde a ultrasuoni utilizzano onde sonore ad alta frequenza per disgregare il materiale vegetale a livello cellulare, facilitando l’estrazione dei composti desiderati.
- Estrazione rapida: Le sonde a ultrasuoni possono estrarre i composti di interesse dal materiale vegetale in pochi minuti, mentre i metodi di estrazione tradizionali possono richiedere ore o persino giorni. Ciò significa che le sonde a ultrasuoni possono trattare più materiale in meno tempo, rendendo questo metodo di estrazione più efficiente.
- Spettro completo: I sonicatori a sonda estraggono l’intera gamma di composti bioattivi. Ciò consente di produrre con le sonde a ultrasuoni estratti a spettro completo, 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 a CO2 supercritica, che operano ad alte pressioni. Gli ultrasuoni sono compatibili con qualsiasi tipo di solvente, compresi l’acqua e l’etanolo acquoso, rendendo questo metodo di estrazione più sicuro e più rispettoso dell’ambiente.
In sintesi, l’estrazione della cannabis mediante sonde a ultrasuoni offre diversi vantaggi rispetto ai metodi di estrazione tradizionali, tra cui maggiore efficienza, rapidità, selettività e sicurezza.
Estrattore a ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) per la produzione industriale di estratti di cannabis completamente naturali e biologici.
Sonicatori ed estrattori a CO2 a confronto per l’estrazione della cannabis
L’estrazione con CO2 supercritica è un metodo convenzionale per la produzione di estratti di cannabis. Tuttavia, a causa dei costi elevati, dei problemi di sicurezza e della complessità operativa, i sonicatori hanno sostituito numerosi estrattori a CO2 installati. Di seguito sono illustrati i vantaggi grazie ai quali la sonicazione supera l’estrazione con CO2 supercritica.
- Resa: È stato dimostrato che l’estrazione a ultrasuoni produce rese più elevate dei composti desiderati rispetto all’estrazione con CO2. Questo perché l’estrazione a ultrasuoni può disgregare il materiale vegetale a livello cellulare, consentendo un’estrazione più efficiente dei composti di interesse.
- Rapidità: 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 rapido e può trattare volumi maggiori di materiale in meno tempo.
- Selettività: L’estrazione a ultrasuoni produce estratti ad ampio spettro, che contengono un’ampia gamma di composti bioattivi. Gli estratti ad ampio spettro sono apprezzati per il cosiddetto effetto entourage, in cui le sostanze sostengono e rafforzano sinergicamente i propri effetti specifici. Ciò rende l’estrazione a ultrasuoni un’ottima opzione per gli 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 delle apparecchiature: Le apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni sono generalmente meno costose delle apparecchiature per l’estrazione con CO2, il che può renderle un’opzione più accessibile per i produttori su piccola scala.
- Sicurezza: L’estrazione a ultrasuoni può essere effettuata senza utilizzare solventi infiammabili o tossici. L’acqua o l’etanolo acquoso sono i solventi più comunemente utilizzati per l’estrazione della cannabis. Al contrario, l’estrazione con CO2 richiede l’uso di CO2 ad alta pressione. Queste alte pressioni comportano il rischio di fuoriuscite di CO2 o di guasti alle apparecchiature e i relativi pericoli associati all’alta pressione. Pertanto, l’estrazione a ultrasuoni è considerata un metodo più sicuro sia per gli operatori sia per l’ambiente.
Estrazione della cannabis a ultrasuoni – Il principio di funzionamento degli ultrasuoni nell’estrazione
L’estrazione a ultrasuoni si basa sul principio della cavitazione acustica. L’applicazione di ultrasuoni ad alta potenza a liquidi e sospensioni genera intensa cavitazione e forze di taglio. In una sospensione di foglie, gemme, fiori, steli e altre parti della pianta, le cellule vegetali vengono disgregate dalle forze di taglio ultrasoniche e vengono rilasciati composti bioattivi come il cannabidiolo (CBD) e il tetraidrocannabinolo (THC). L’estrazione a ultrasuoni è una tecnica consolidata, altamente efficiente e affidabile per isolare i composti bioattivi delle piante. Soprattutto nella produzione di oli di cannabis di alta qualità, la sonicazione si è affermata grazie alle rese elevate (maggiore quantità di estratto ottenuto), all’eccellente qualità (spettro completo) e ai tempi di trattamento rapidi. L’applicazione di onde ultrasoniche è un trattamento meccanico, non tossico, sicuro e rispettoso dell’ambiente.
Estrazione della cannabis a ultrasuoni in lotti da 120L con UIP2000hdT e agitatore
- Resa più elevata
- Alta qualità
- Nessuna degradazione termica
- Estrazione rapida
- Funzionamento semplice e sicuro
- Estrazione ecologica
In sintesi – I vantaggi degli estrattori a ultrasuoni Hielscher
Efficienza
- Rese più elevate
- Processo di estrazione rapido – in pochi minuti
- Estratti di alta qualità – estrazione delicata e non termica
- Solventi ecologici (acqua, etanolo, glicerina, oli vegetali ecc.)
Semplicità
- Pronto all’uso – Configurazione e avvio in pochi minuti
- Elevata capacità di trattamento – Per la produzione di estratti su larga scala
- Funzionamento in lotti o continuo in linea
- Installazione e messa in servizio semplici
- Portatile / Mobile – Unità portatili o montate su ruote
- Aumento lineare della scala – aggiungere un altro sistema a ultrasuoni in parallelo per aumentare la capacità
- Monitoraggio e controllo a distanza – tramite PC, smartphone o tablet
- Nessuna supervisione del processo richiesta – Configurare e avviare
- Prestazioni elevate – progettati per la produzione continua 24/7
- Robustezza e manutenzione ridotta
- Alta qualità – progettati e costruiti in Germania
- Carico e scarico rapidi tra i lotti
- Facili da pulire
Sicurezza
- Funzionamento semplice e sicuro
- Estrazione senza solventi o con solventi (acqua, etanolo, oli vegetali, glicerina ecc.)
- Nessuna pressione o temperatura elevata
- Disponibili sistemi antideflagranti certificati ATEX
- Facili da controllare (anche tramite controllo a distanza)
UP400St Estrazione a ultrasuoni di materie vegetali come la cannabis in lotti da 8L
Apparecchiature a ultrasuoni per l’estrazione della cannabis
Hielscher Ultrasonic è il vostro partner di fiducia per le apparecchiature di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni destinate all’estrazione della cannabis e di altre materie vegetali. Con innumerevoli installazioni in tutto il mondo, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono ampiamente riconosciuti per l’elevata velocità di estrazione, l’affidabilità e la robustezza.
Dai sonicatori da banco più piccoli e compatti, come l’UP400St (400W), all’UIP16000hdT, il più potente al mondo, Hielscher copre l’intera gamma di apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni. Ciò ci consente di consigliarvi l’estrattore a ultrasuoni più adatto alle esigenze del vostro processo.
Progettazione, produzione e consulenza – Qualità prodotta in Germania
I sonicatori Hielscher sono noti per i più elevati standard di qualità e progettazione. La robustezza e la facilità d’uso consentono di integrare agevolmente i nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.
Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e attribuisce particolare importanza ai sonicatori ad alte prestazioni, dotati di tecnologia all’avanguardia e semplici da usare. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti di UL, CSA e RoHs.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| Da 1 a 500mL | – | UP100H |
| Da 10 a 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | Da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| Da 1 a 300L | Da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| – | Da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| – | superiore | gruppo di UIP16000 |
Informazioni utili
Panoramica e confronto dei metodi più comuni di estrazione della cannabis
Estrazione a ultrasuoni
Prodotto: L’estrazione a ultrasuoni produce un estratto a spettro completo di alta qualità. L’estratto grezzo viene raffinato mediante filtrazione, distillazione e/o winterizzazione.
Costo delle apparecchiature: a partire da circa US$5.000 fino a diverse centinaia di migliaia di dollari (US$100.000), a seconda della capacità e della configurazione
Configurazione: funzionamento in lotti/fusti o continuo in linea
Competenze tecniche: utilizzo e funzionamento facili e sicuri
Solvente: è possibile utilizzare qualsiasi tipo di solvente, come acqua, miscela acqua-alcol, alcol isopropilico, esano, etanolo, metanolo, butano, oli vegetali (olio d’oliva, olio di cocco), glicerina ecc.
Composti di interesse: spettro completo (tutti i cannabinoidi e i terpeni disponibili)
Vantaggi principali: resa elevata, facilità d’uso, costi contenuti, facile aumento della scala fino alla produzione industriale
Estrazione con solventi (alcol, etanolo)
Prodotto: in genere un estratto grezzo che richiede un’ulteriore raffinazione, come la winterizzazione o la filtrazione. Solitamente, l’estratto etanolico viene ulteriormente raffinato mediante distillazione dopo la winterizzazione e la filtrazione.
Costo delle apparecchiature: tra $5.000 e milioni, a seconda delle dimensioni, delle funzionalità o delle possibilità di automazione.
Competenze tecniche: formazione in chimica di base/livello intermedio.
Composti di interesse: tutti i cannabinoidi disponibili; l’estratto risultante contiene quantità ridotte di monoterpeni.
CO2 – Estrazione
Prodotto: estratto grezzo che richiede un’ulteriore raffinazione, come la winterizzazione o la filtrazione
Costo delle apparecchiature: tra $100.000 e milioni di USD, a seconda delle dimensioni, delle funzionalità o dell’automazione
Competenze tecniche: formazione per l’utilizzo di CO2 liquida (sistema ad alta pressione – sicurezza)
Composti di interesse: cannabinoidi con quantità ridotte di monoterpeni
Estrazione con idrocarburi
Prodotto: shatter, budder, wax, HTFSE, HCFSE, oppure estratto grezzo destinato alla distillazione, o terpeni da aggiungere al distillato
Costo delle apparecchiature: da $5.000 a $100.000, a seconda delle dimensioni e delle funzionalità
Competenze tecniche: formazione in chimica e sicurezza (uso di fluidi infiammabili, butano liquido)
Composti di interesse: tutti i cannabinoidi
Applicazione delle onde ultrasoniche per l’estrazione
Quando si applicano ultrasuoni ad alte prestazioni a sistemi liquidi (comprese sospensioni e paste viscose), si genera cavitazione acustica. La cavitazione acustica descrive il fenomeno di formazione, crescita e successiva implosione delle bolle di cavitazione. Durante la propagazione delle onde ultrasoniche, le bolle di vuoto oscillano, crescono e collassano quando non possono più assorbire energia. L’implosione delle bolle crea localmente condizioni estreme di temperature, pressioni e velocità di riscaldamento e raffreddamento molto elevate, nonché differenziali di pressione e getti di liquido. Queste condizioni estreme producono effetti termici, meccanici e chimici. La disgregazione cellulare e il rilascio dei composti bioattivi (= estrazione) costituiscono 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 forti differenziali locali di pressione e temperatura, che forniscono l’azione necessaria per la disgregazione cellulare, la miscelazione intensa e il trasferimento di massa. Queste forze di taglio ultrasoniche vengono applicate con successo all’estrazione della cannabis.
Grazie alla maggiore quantità di estratto ottenuto, all’elevata velocità di estrazione, alla rapidità del processo e al funzionamento semplice e sicuro, l’estrazione a ultrasuoni viene utilizzata con successo per estrarre numerosi composti vegetali.
Le potenti onde ultrasoniche disgregano 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 rilevanti di estrazione a ultrasuoni sono cannabis (cannabinoidi e olio di cannabis da marijuana e canapa), curcumina, pepe, zafferano, caffè, melone amaro, olio d’oliva, olio di avocado, henné, erbe ayurvediche, zenzero, tè e altre erbe medicinali.
Decarbossilazione
La decarbossilazione è un passaggio 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” in forma abbreviata, viene applicata come pretrattamento per aumentare il contenuto di THC (delta9-tetraidrocannabinolo) nel materiale vegetale. Dal punto di vista chimico, la decarbossilazione è una reazione in cui viene rimosso un gruppo carbossilico (-COOH) e viene rilasciata anidride carbonica (CO2) . Per aumentare il contenuto di THC nel materiale vegetale di cannabis, si applica la fase di decarbossilazione. Mediante 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 / 220°F per 30 min. nel caso di materiale secco, fino a 90min. per materiale vegetale umido) e si converte quindi nel composto psicoattivo Δ9-tetraidrocannabinolo.
Analogamente, il materiale vegetale di cannabis ricco di CBD-A può essere decarbossilato mediante trattamento termico e quindi convertito in CBD. Per la winterizzazione del materiale vegetale, il materiale secco e sminuzzato viene riscaldato a circa 160°C / 320°F per 30–60min. 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 separate dal liquido mediante filtrazione. Pertanto, la sospensione di cannabis viene filtrata attraverso un filtro, come una rete (ad esempio una calza filtrante), oppure mediante una filtropressa. La soluzione madre risultante, costituita da solvente (ad esempio etanolo) ed estratto di cannabis, viene quindi concentrata separando l’etanolo. I metodi di distillazione tipici per la rimozione dei solventi impiegano evaporatori rotanti o sistemi di distillazione sotto vuoto.
Un evaporatore rotante (colloquialmente roto-vap) viene comunemente utilizzato per separare solventi come l’etanolo dalla cannabis, producendo così un olio di cannabis raffinato. La temperatura regolata e la facilità d’uso rendono l’evaporatore rotante l’apparecchiatura di distillazione predominante nell’industria della cannabis.
La distillazione sotto vuoto viene utilizzata principalmente per isolare il CBD per uso farmaceutico e medicinale, quando è necessario rimuovere i terpeni e/o il THC. Poiché terpeni, THC e CBD hanno punti di ebollizione elevati (tra 160–250°C / 310–482°F), in condizioni di pressione atmosferica la distillazione richiederebbe un trattamento ad alta temperatura, che comporta la degradazione termica dei cannabinoidi termosensibili. Inoltre, l’esposizione all’ossigeno avvia reazioni ossidative che influiscono negativamente sulla qualità dei cannabinoidi. L’applicazione del vuoto abbassa i punti di ebollizione. Inoltre, l’applicazione del vuoto rimuove l’ossigeno. Pertanto, la distillazione sotto vuoto riduce la degradazione termica e ossidativa degli estratti.
Winterizzazione
La winterizzazione è il processo di rimozione dei lipidi, dei grassi e delle cere vegetali mediante un lavaggio con alcol, al fine di separare i cannabinoidi e i terpeni dalle sostanze indesiderate, come cere vegetali, grassi e clorofilla. Per la winterizzazione, l’olio di cannabis estratto viene posto in etanolo e raffreddato a temperature inferiori a -20°C / -6°F. A queste basse temperature, lipidi, grassi e cere precipitano e possono essere rimossi.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalle dimensioni da laboratorio a quelle industriali.