Cristallizzazione dei cannabinoidi mediante sonicazione
La cristallizzazione è una fase di processo necessaria per produrre isolato di CBD cristallino. La nanocristallizzazione a ultrasuoni (sonocristallizzazione) è ampiamente utilizzata per preparare isolati cristallini, come l’isolato di CBD, a partire da una soluzione sovrasatura. Grazie alle onde ultrasoniche ad alta potenza, l’agitazione intensa favorisce la formazione di cristalli di CBD dalla forma integra. La cristallizzazione a ultrasuoni è un metodo controllabile con precisione, altamente efficiente e rapido per la produzione di isolato di CDB cristallino.
Cristallizzazione del CBD a ultrasuoni
La cristallizzazione dell’isolato di CBD è un processo di precipitazione in cui si formano solidi di CBD in un solvente. Per cristallizzare il CBD, il soluto (ovvero l’olio di CBD distillato) deve essere disciolto in un solvente, formando una soluzione sovrasatura. Le onde ultrasoniche agiscono come stimolo esterno che avvia la formazione di germi cristallini (nucleazione) e contribuisce a favorire e controllare la crescita dei cristalli.
Solventi comunemente utilizzati: pentano o eptano.
In che modo la sonicazione favorisce la cristallizzazione del CBD?
La sonicazione è un metodo di agitazione altamente efficiente che produce una soluzione sovrasatura omogenea dell’estratto di CBD in un solvente. Durante l’intensa agitazione ultrasonica della soluzione sovrasatura, possono formarsi germi cristallini che successivamente fungono da punti di crescita per i cristalli di CDB. L’agitazione ultrasonica intensifica il trasferimento di massa tra i germi cristallini iniziali e la soluzione sovrasatura, consentendo ai cristalli di crescere rapidamente e uniformemente. Ciò significa che la sonicazione è una tecnica molto efficiente per favorire e controllare la produzione di cristalli di CBD.
Reattore con sonicatore UIP2000hdT per la sonocristallizzazione dei cannabinoidi
Cosa dice la ricerca
“Quando gli ultrasuoni vengono applicati a una soluzione per la cristallizzazione, possono influenzare significativamente le proprietà dei prodotti cristallini. L’irradiazione ultrasonica riduce il tempo di induzione e la zona metastabile e aumenta la velocità di nucleazione. Grazie a questi effetti, generalmente produce cristalli più piccoli con una distribuzione dimensionale più stretta rispetto alla cristallizzazione convenzionale. Inoltre, l’irradiazione ultrasonica può provocare la frammentazione dei cristalli esistenti, causata da collisioni tra cristalli o dalla sonoframmentazione.” [Kim and Suslick, 2018]
Cristallizzazione dei cannabinoidi sotto agitazione
La cristallizzazione a ultrasuoni (nota anche come sonocristallizzazione) è una forma di cristallizzazione controllata sotto agitazione che supera le tecniche di precipitazione convenzionali grazie alla rapida formazione dei cristalli dovuta all’intensa agitazione ultrasonica. L’agitazione e la miscelazione ultrasoniche introducono elevate forze cinetiche nella miscela di estratto di CBD e solvente. Si produce così una soluzione sovrasatura nella quale l’agitazione ultrasonica favorisce successivamente il trasferimento di massa, accelerando la velocità di cristallizzazione. La cristallizzazione a ultrasuoni è un processo rapido che può essere controllato con precisione. Ciò consente la crescita di cristalli di dimensioni uniformi e il mantenimento di uno standard di qualità del prodotto costantemente elevato. Regolando i parametri di sonicazione, la cristallizzazione a ultrasuoni consente di ottenere cristalli uniformi di dimensioni micrometriche o nanometriche. Fate crescere cristalli delle dimensioni desiderate applicando parametri di processo consolidati. Applicando la sonocristallizzazione, diventa possibile far precipitare cristalli di dimensioni nanometriche, che offrono una biodisponibilità superiore e sono apprezzati dai clienti per la maggiore efficacia e i marcati benefici per la salute. Il controllo preciso dei parametri di sonocristallizzazione fornisce risultati ripetibili/riproducibili. Inoltre, la cristallizzazione dei cannabinoidi a ultrasuoni può essere scalata in modo completamente lineare a qualsiasi volume di produzione. Poiché la cristallizzazione a ultrasuoni produce isolato di CBD di alta qualità, i processi a valle, come la purificazione, sono ridotti al minimo.
L’ UP200St può essere integrato in reattori chimici agitati per accelerare e migliorare la cristallizzazione.
- Cristallizzazione sotto agitazione
- Co-cristallizzazione
- Cristallizzazione con antisolvente
- Cristallizzazione per raffreddamento
- Cristallizzazione da fuso
- Cristallizzazione reattiva / precipitazione
Cristallizzatori a ultrasuoni per la produzione di isolato di CBD
Hielscher Ultrasonics è il vostro partner con una lunga esperienza nei processi di cristallizzazione a ultrasuoni ad alte prestazioni. Hielscher Ultrasonics offre un’ampia gamma di apparecchiature per la cristallizzazione a ultrasuoni per il trattamento in lotti e in linea continuo. Le apparecchiature di Hielscher Ultrasonics sono installate in impianti di lavorazione alimentare e farmaceutica in tutto il mondo e soddisfano i più elevati standard di qualità. Adatti alla standardizzazione dei processi, al mantenimento di una qualità del prodotto costantemente elevata e alle buone pratiche di fabbricazione (GMP), i sistemi di cristallizzazione a ultrasuoni Hielscher sono in linea con i vostri obiettivi di standard produttivi superiori.
- Cristalli di dimensioni micrometriche e nanometriche (regolabili)
- Elevata efficienza
- Crescita dei cristalli controllata con precisione
- Crescita uniforme dei cristalli
- Forma integra
- Processo a passaggio singolo / in un unico recipiente
- Risultati ripetibili e riproducibili
- Utilizzo semplice e sicuro
Ampiezze elevate per la sonocristallizzazione
La sonicazione con onde ultrasoniche ad ampiezza elevata ha ridotto il tempo di induzione più della sonicazione con onde ad ampiezza ridotta. [Kim and Suslick, 2018] La sonicazione ad alta potenza e ad ampiezze elevate genera costantemente intense microturbolenze, forze di taglio e agitazione. Questi micromovimenti e macromovimenti nella sospensione sovrasatura migliorano il trasferimento di massa e aumentano di conseguenza le velocità di cristallizzazione. I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher Ultrasonics possono fornire ampiezze molto elevate. È possibile operare facilmente e in modo continuo con ampiezze fino a 200µm, 24/7. Per ampiezze ancora più elevate, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati.
Tutte le apparecchiature sono costruite per l’uso 24/7/365 a pieno carico e la loro robustezza e affidabilità le rendono strumenti di lavoro instancabili nel vostro processo di sonocristallizzazione. Ciò rende le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher strumenti di lavoro affidabili che soddisfano le vostre esigenze di sonocristallizzazione.
Ampiezze controllabili con precisione per una cristallizzazione superiore
Tutti i processori a ultrasuoni Hielscher sono controllabili con precisione e costituiscono quindi strumenti di lavoro affidabili e instancabili nella ricerca e sviluppo e nella produzione. L’ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l’efficienza e l’efficacia della sonocristallizzazione. Tutti i processori di Hielscher Ultrasonics consentono di impostare l’ampiezza con precisione. I processori industriali a ultrasuoni Hielscher possono fornire ampiezze molto elevate e l’intensità ultrasonica richiesta per applicazioni impegnative. È possibile operare facilmente e in modo continuo con ampiezze fino a 200µm, 24/7.
L’impostazione precisa dell’ampiezza e il monitoraggio continuo dei parametri del processo ultrasonico tramite un software intelligente vi consentono di influenzare con precisione la reazione di sonocristallizzazione. Durante ogni ciclo di sonicazione, tutti i parametri ultrasonici vengono registrati automaticamente su una scheda SD integrata, in modo che ogni ciclo possa essere valutato e controllato. Sonicazione ottimale per una sonocristallizzazione della massima efficienza!
Sonicazione a temperatura controllata
Nei processi di cristallizzazione dei cannabinoidi, la temperatura è un parametro di processo cruciale che influenza il risultato e la qualità dei cristalli di CBD. I reattori di sonocristallizzazione Hielscher sono dotati di una camicia di raffreddamento per mantenere la temperatura di processo entro l’intervallo previsto. Inoltre, i nostri sistemi di sonocristallizzazione dispongono di un software intelligente che monitora la temperatura di processo tramite un sensore di temperatura collegabile. Nel menu intuitivo, l’utente può impostare un limite di temperatura superiore e uno inferiore. Non appena la temperatura di processo esce dall’intervallo impostato, il sonicatore si mette in pausa finché la temperatura non rientra nel ∆T preimpostato. Ciò vi consente di controllare con precisione l’importante parametro del processo di cristallizzazione “temperatura”.
Il MultiPhaseCavitator per cristalli uniformi
Il MultiPhaseCavitator MPC48 è un esclusivo inserto per cella di flusso dotato di 48 cannule per iniettare la seconda fase (ovvero il distillato di CBD) direttamente nella zona di massima intensità della cavitazione. Una miscela altamente uniforme di distillato di CBD e solvente forma così la soluzione sovrasatura nella quale si formeranno i nuclei dei cristalli di CBD. L’esposizione nel reattore a ultrasuoni consente di controllare con precisione la nucleazione e la crescita dei cristalli. Il MultiPhaseCavitator rende i processi di cristallizzazione altamente efficienti e, grazie al controllo preciso, consente la standardizzazione del processo. Un processo di fabbricazione altamente standardizzato fa parte delle buone pratiche di fabbricazione (GMP) e contribuisce a produrre costantemente prodotti della massima qualità.
Reattore a ultrasuoni con MultiPhaseCavitator per una sonocristallizzazione migliorata
Massima qualità – Progettati e fabbricati in Germania
In quanto azienda a conduzione e proprietà familiare, Hielscher dà priorità ai più elevati standard di qualità per i propri processori a ultrasuoni. Tutti i sonicatori vengono progettati, fabbricati e sottoposti a prove approfondite presso la nostra sede centrale a Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l’affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher le rendono strumenti di lavoro instancabili nella vostra produzione. Il funzionamento 24/7 a pieno carico e in ambienti impegnativi è una caratteristica intrinseca delle sonde e dei reattori a ultrasuoni ad alte prestazioni Hielscher.
Contattateci ora e descriveteci le vostre esigenze di sonocristallizzazione! Vi consiglieremo il cristallizzatore a ultrasuoni e la configurazione del reattore più adatti!
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Riferimenti bibliografici
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Informazioni utili
Il pentano come solvente
Il n-pentano (n. CAS 109-6-0) è un solvente idrocarburico comunemente utilizzato per la cristallizzazione di cannabinoidi come il CBD.
“Il n-pentano non ha mostrato tossicità acuta per via orale o inalatoria, non era irritante per la pelle o gli occhi e non ha indotto sensibilizzazione cutanea. Non ha mostrato tossicità cumulativa a livelli fino a 20.000 mg m(-3), che corrispondono a circa la metà del limite inferiore di esplosività e al livello più elevato considerato sicuro per le prove. Non ha indotto tossicità per lo sviluppo e non era mutageno. Sulla base di queste e di altre informazioni esistenti, si conclude che il n-pentano non richiede una classificazione per potenziali pericoli tossicologici (come definiti dall’allegato VI della direttiva UE sulle sostanze pericolose, 1993), sebbene le proprietà fisiche indichino che sarebbe opportuno segnalare il potenziale rischio di aspirazione. Inoltre, non vi è motivo di ridurre le attuali raccomandazioni relative all’esposizione professionale. Infine, sebbene vi siano alcune questioni di sicurezza legate all’infiammabilità del n-pentano, l’assenza di qualsiasi tossicità dimostrabile a livelli elevati di trattamento indica che il rischio di effetti avversi sulla salute è minimo per tutti i segmenti della popolazione.” (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione su scala di laboratorio, pilota e industriale.