Estrazione di cannabis a ultrasuoni semplice e veloce
Estraete più rapidamente cannabinoidi, terpeni e altri preziosi composti della cannabis con i sistemi di estrazione a ultrasuoni Hielscher. La potenza degli ultrasuoni intensifica il trasferimento di massa, rompe le cellule vegetali e favorisce il rilascio efficiente dei composti attivi nel solvente da voi scelto – dall'etanolo e dagli oli alimentari ai mezzi di estrazione specializzati.
Apparecchiature ad ultrasuoni per l'estrazione della cannabis: rese più elevate e lavorazione più rapida
Che si tratti di sviluppare un protocollo di laboratorio, convalidare un processo pilota o passare alla produzione industriale, gli ultrasuonatori Hielscher garantiscono un controllo preciso su ampiezza, temperatura, pressione, tempo di permanenza e condizioni del solvente. Ciò rende l'estrazione a ultrasuoni una scelta affidabile per ottenere estratti di cannabis e canapa riproducibili, con tempi di lavorazione brevi e una produttività scalabile.
Perché i trasformatori scelgono l'estrazione a ultrasuoni Hielscher:
- Estrazione più rapida di cannabinoidi e terpeni
- Elevata efficienza di estrazione e qualità del prodotto riproducibile
- Trattamento delicato e non termico per composti termosensibili
- Compatibile con i comuni solventi di estrazione, tra cui l'etanolo e gli oli vettori
- Facile passaggio dalla fase di sperimentazione in laboratorio alla produzione industriale su larga scala
- Consulenza sui processi, analisi di fattibilità e assistenza all'installazione da parte dei tecnici Hielscher
Indicateci la materia prima, il solvente, le dimensioni del lotto o la portata e l'estratto desiderato. Vi consiglieremo una configurazione a ultrasuoni adeguata e i parametri di processo più adatti alla vostra applicazione.
Sonicator UP400St per l'estrazione della cannabis
| Metodo | Sfide e preoccupazioni | Vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni |
|---|---|---|
| macerazione | Tempi di elaborazione lunghi | Trasferimento di massa più rapido ed estrazione più breve |
| Soxhlet | Esposizione al calore e fabbisogno di solventi | Estrazione più delicata, a temperatura più bassa |
| CO2 supercritica | Costi di capitale e limiti di capacità produttiva | Può essere combinato o installato a posteriori per migliorare l'aspirazione |
| estrazione di etanolo | Resa, velocità, conservazione dei terpeni | Migliore disgregazione cellulare e parametri riproducibili |
Ultrasuonatori Hielscher per l'estrazione della cannabis – Efficienza scientificamente provata!
Casiraghi e colleghi dell'Università di Milano hanno confrontato tre metodi di estrazione della cannabis: estrazione a ultrasuoni, estrazione Soxhlet e macerazione.
Lo studio mirava a indagare l'efficacia dell'estrazione a ultrasuoni per l'estrazione dei cannabinoidi dalla cannabis sativa e a confrontarla con altri metodi di estrazione, come l'estrazione Soxhlet e la macerazione.
I ricercatori hanno utilizzato il processore a ultrasuoni Hielscher UP200Ht (vedi foto a sinistra) per il processo di estrazione e hanno scoperto che il metodo di estrazione assistito da ultrasuoni era più efficace nell'estrarre i cannabinoidi rispetto agli altri due metodi. L'estrazione a ultrasuoni è stata anche più veloce, più efficiente e meno laboriosa rispetto agli altri metodi.
L'estrazione è stata eseguita utilizzando come solvente l'olio d'oliva. Il materiale vegetale è stato aggiunto al solvente e sonicato per 10 minuti al 60% di ampiezza con l'ultrasuonatore UP200Ht.
Dopo la fase di sonicazione, l'estratto è stato filtrato e il solvente è stato evaporato a pressione ridotta per ottenere un estratto concentrato. L'estratto è stato poi analizzato per il contenuto di cannabinoidi mediante cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC).
Nel complesso, i risultati di questo studio hanno dimostrato che l'estrazione a ultrasuoni dei cannabinoidi CBD e THC nell'olio d'oliva è un metodo efficace per estrarre i cannabinoidi dal materiale vegetale della Cannabis sativa, con rese e purezza elevate.
Uno dei vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni con l'UP200Ht è che può produrre rese più elevate di cannabinoidi in un tempo più breve rispetto ai metodi di estrazione tradizionali. I ricercatori hanno anche notato che l'estrazione a ultrasuoni è un metodo più ecologico rispetto ad altri metodi di estrazione, in quanto richiede meno solvente ed energia. Inoltre, l'estrazione a ultrasuoni può essere facilmente scalata per la produzione industriale, il che la rende un metodo promettente per la produzione su larga scala di estratti di CBD.
In conclusione, lo studio suggerisce che l'estrazione a ultrasuoni con l'UP200Ht è un metodo promettente per l'estrazione di cannabinoidi dalla cannabis sativa a scopo terapeutico.
L'estrazione a ultrasuoni è un metodo altamente efficiente per estrarre cannabinoidi come CBD e THC. L'olio d'oliva è stato usato come solvente e l'estrazione a ultrasuoni è stata eseguita con l'UP200ST.
(immagine e studio: © Casiraghi et al., 2022)
Sonicatore industriale UIP2000hdT con agitatore in un barile per l'estrazione di cannabis su larga scala
Sonicazione ed Estrazione
Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher consentono di controllare integralmente tutti i parametri di processo rilevanti, tra cui ampiezza, tempo di sonicazione, pressione, temperatura, portata e composizione del solvente. Ciò permette di ottimizzare il processo di estrazione in termini di resa, profilo dell'estratto, produttività e requisiti di lavorazione a valle.
Processo di sonicazione della cannabis
L'estrazione tramite ultrasuoni si basa su cicli ad alta pressione e a bassa pressione ripetuti. Questi cicli che si alternano 20.000 volte al secondo creano intense forze che superano la selettività della membrana, perforano e rompono la parete cellulare che si traduce in un alto trasferimento di massa cellulare interna e solvente circostante. Con l’estrazione ad ultrasuoni, i rendimenti sono più elevati e il tempo di estrazione è più breve. Poiché l'estrazione ad ultrasuoni è un processo riproducibile, i risultati di estrazione possono essere ripetuti per un estratto standardizzato di qualità.
Gli estrattori ad ultrasuoni Hielscher permettono il controllo completo dei parametri di estrazione, permettono quindi di regolarne l'ampiezza, la durata, la pressione e la composizione del liquido, dunque l'output del processo di estrazione può essere finemente controllato e riprodotto.
Solventi per l'estrazione della cannabis
L'estrazione a ultrasuoni è compatibile con tutti i solventi più comuni, consentendoti di utilizzare il solvente che preferisci, come acqua, solventi e oli (ad es. H₂O, CO₂, etanolo, metanolo, butano, propano, olio d'oliva, olio di cocco ecc.).
Tra i solventi e i mezzi di estrazione più comuni figurano:
Per i prodotti destinati all'uso orale, si preferiscono spesso solventi di grado alimentare e oli vettori. Per le analisi e il controllo qualità, è possibile utilizzare solventi da laboratorio. Per l'estrazione industriale dei cannabinoidi, i processi a base di etanolo e CO₂ rappresentano le scelte più comuni. L'ultrasonicazione può migliorare il trasferimento di massa in molti di questi sistemi di solventi e può quindi contribuire a ridurre i tempi di estrazione, migliorare l'efficienza dell'estrazione o favorire la standardizzazione del processo.
Temperatura di estrazione
In molti processi di estrazione botanica, un'estrazione ultrasonica efficace si ottiene a temperature comprese tra 0 °C e 60 °C. Temperature più basse possono aiutare a preservare i composti aromatici volatili e gli ingredienti sensibili alla temperatura, mentre temperature moderate possono migliorare la solubilità e la velocità di estrazione. La temperatura ideale dipende dal solvente, dalla biomassa, dai composti target e dalle specifiche del prodotto finale.
I sistemi a ultrasuoni Hielscher possono essere integrati con camicie di raffreddamento, scambiatori di calore e reattori a temperatura controllata per mantenere il processo di estrazione entro l'intervallo di temperatura desiderato.
Metodi di Estrazione Combinata – Sinergie
L'integrazione di un ultrasonatore in un impianto di estrazione della cannabis già esistente può contribuire a migliorare le prestazioni di estrazione, aumentare la produttività, ridurre i tempi di estrazione o rendere il processo più riproducibile.
L'estrazione a ultrasuoni può essere facilmente combinata con la pressione, il calore, le condizioni di estrazione supercritica o l'estrattore Soxhlet per migliorare i risultati e/o adattare l'impianto di estrazione a requisiti specifici. L'installazione a posteriori di un ultrasuonatore in un impianto di estrazione della cannabis già esistente è di particolare interesse, se il metodo di estrazione esistente non garantisce le prestazioni e i risultati desiderati.
Le macchine di estrazione già in uso possono essere facilmente potenziate con l'aggiunta di un estrattore a ultrasuoni. Saremo lieti di assistervi nella valutazione dei processi, nella scelta delle attrezzature, nella progettazione dell'installazione e nell'integrazione nelle vostre linee di produzione esistenti.
Per saperne di più sull'estrazione di CO2 supercritica migliorata con gli ultrasuoni!
Campi di Applicazione per l'Estrazione ad Ultrasuoni di Cannabis
Il controllo preciso del processo e la scalabilità lineare consentono di trasferire i parametri di estrazione dalle prove di laboratorio alla produzione pilota e alla produzione su larga scala. Ciò permette alle aziende di trasformazione di sviluppare un metodo di estrazione affidabile, convalidarlo su scala ridotta e passare alla produzione su larga scala con sicurezza.
Cannabinoidi, terpeni e altri principi attivi della pianta della cannabis vengono estratti per soddisfare molteplici richieste. L'estrazione ad ultrasuoni è un metodo affidabile per ottenere estratti della pianta della cannabis. Gli estratti ottenuti vengono impiegati in molteplici settori:
- Produzione medicale / farmaceutico
- Prodotti a base di cannabis
- produzione nutraceutica e alimentare
- prima della lavorazione a valle, ad esempio la nano-emulsificazione
- Test di droga
- Analisi forense/chimiche
Estrattori ad Ultrasuoni – Per Piccole e Grandi Dimensioni
Hielscher Ultrasonics è il vostro partner per le apparecchiature di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni. Sia che vogliate produrre piccoli lotti di estratti di CBD di alta qualità per il vostro marchio commerciale, sia che vogliate lavorare grandi quantità di canapa o marijuana su scala industriale. – Hielscher Ultrasonics ha l'apparecchiatura di estrazione a ultrasuoni ideale per voi!
La scalabilità lineare e il controllo preciso del processo consentono di ottenere risultati affidabili a qualsiasi livello. Per saperne di più sullo scale-up dei processi di estrazione a ultrasuoni!
Siamo a vostra disposizione! Consulenza & Servizio di ottimizzazione dei processi
Hielscher Ultrasonics è specializzata nei processi di estrazione ad ultrasuoni da anni, ha raggiunto dunque una profonda conoscenza del metodo ed è quindi disponibile nell’aiutare i suoi clienti fornendogli consigli preziosi riguardo la sonicazione più adatta al loro processo di estrazione e a istruirli circa l’utilizzo più efficiente dei dispositivi a loro necessari. I tecnici Hielscher sono disponibili per il servizio di installazione in tutto il mondo.
Il laboratorio Hielscher in Germania è altamente attrezzato e il team di ingegneri di processo e ingenieri chimici è in grado di sviluppare e ottimizzare il processo per i clienti o insieme ai clienti.
- Tempo di estrazione breve
- Tasso di estrazione più elevati
- Eestrazione più completo
- Trattamento delicato (non-termico)
- Facile integrazione e sicurezza di funzionamento
- Nessun prodotto chimico tossico o pericoloso
- Basso costo
- Efficienza energetica
- Estrazione ecologica, rispetta l’ambiente
Che cos'è l'estrazione ultrasonica della cannabis?
L'estrazione ultrasonica della cannabis è un metodo di estrazione che utilizza ultrasuoni ad alta potenza per liberare cannabinoidi, terpeni e altri composti bioattivi dal materiale vegetale della cannabis o della canapa. La cavitazione ultrasonica genera intense forze di taglio nel liquido, che rompono le cellule vegetali e migliorano il trasferimento di massa tra il materiale vegetale e il solvente.
In che modo gli ultrasuoni migliorano l'estrazione dei cannabinoidi?
Gli ultrasuoni migliorano l'estrazione dei cannabinoidi rompendo le pareti cellulari, aumentando la penetrazione del solvente e accelerando il rilascio dei composti dalla matrice vegetale. Ciò consente di ridurre i tempi di estrazione e di migliorarne l'efficienza rispetto a metodi passivi più lenti, come la macerazione.
Quali cannabinoidi è possibile estrarre con l'estrazione a ultrasuoni?
L'estrazione a ultrasuoni può essere utilizzata per estrarre cannabinoidi quali CBD, THC, THCA, CBDA, CBG e altri composti presenti nella biomassa di cannabis o canapa. Il profilo cannabinoide finale dipende dal materiale vegetale, dal solvente, dalla temperatura, dal tempo di estrazione e dalle condizioni di lavorazione successive.
L'estrazione a ultrasuoni permette di preservare i terpeni?
Sì, l'estrazione a ultrasuoni può essere effettuata a temperature basse e controllate, il che risulta utile nella lavorazione di composti termosensibili come i terpeni. Il controllo della temperatura, i tempi di estrazione brevi e la scelta di solventi adeguati contribuiscono a preservare i componenti volatili e sensibili dell'estratto.
Quali solventi si possono utilizzare per l'estrazione ultrasonica della cannabis?
L'estrazione ultrasonica della cannabis è compatibile con molti solventi comunemente utilizzati, tra cui l'etanolo, le miscele di acqua ed etanolo, gli oli alimentari come l'olio d'oliva o l'olio di cocco e altri solventi specifici per determinati processi. La scelta del solvente più adatto dipende dal prodotto finale desiderato, dai requisiti normativi, dalle fasi di lavorazione successive e dai composti da ottenere.
L'estrazione a ultrasuoni è adatta all'estrazione di cannabis con etanolo?
Sì, l'etanolo è comunemente utilizzato nell'estrazione della cannabis mediante ultrasuoni. La sonicazione può potenziare l'estrazione con etanolo migliorando il contatto tra il solvente e il materiale vegetale, riducendo i tempi di estrazione e garantendo condizioni di processo riproducibili.
L'estrazione ultrasonica della cannabis può essere effettuata con oli vettori?
Sì, i cannabinoidi possono essere estratti in oli vettori come l'olio d'oliva o l'olio di cocco. Ciò può rivelarsi utile per le formulazioni in cui l'olio funge direttamente da mezzo di estrazione o da componente della formulazione del prodotto finale.
L'estrazione della cannabis tramite ultrasuoni è un processo termico?
No. L'estrazione a ultrasuoni è considerata un metodo di estrazione delicato e non termico. Sebbene sia comunque necessario monitorare e controllare la temperatura di processo, l'effetto di estrazione è principalmente di natura meccanica: cavitazione, forze di taglio, frammentazione delle particelle e miglioramento del trasferimento di massa.
Quanto tempo richiede l'estrazione della cannabis con ultrasuoni?
Il tempo di estrazione dipende dal materiale vegetale, dalla dimensione delle particelle, dal solvente, dalla temperatura, dalla concentrazione di solidi, dall'ampiezza degli ultrasuoni e dalla configurazione dell'apparecchiatura. In molte applicazioni, la sonicazione riduce notevolmente il tempo di estrazione rispetto alla macerazione convenzionale.
L'estrazione della cannabis tramite ultrasuoni può essere estesa alla produzione industriale?
Sì. L'estrazione a ultrasuoni può essere adattata sia alle prove di laboratorio che alla produzione pilota e industriale. Gli ultrasuonatori Hielscher sono disponibili per prove su piccoli lotti, sviluppo di processi e lavorazione continua su larga scala.
Quali sono i parametri di processo più importanti nell'estrazione ultrasonica della cannabis?
Tra i parametri più importanti figurano l'ampiezza degli ultrasuoni, il tempo di sonicazione, la temperatura, la pressione, il tipo di solvente, il rapporto solvente/biomassa, la dimensione delle particelle e le condizioni di miscelazione o di flusso. Un controllo accurato di questi parametri contribuisce a garantire una qualità dell'estratto riproducibile.
È possibile integrare l'estrazione a ultrasuoni in una linea di estrazione della cannabis già esistente?
Sì. Gli ultrasonatori possono spesso essere integrati nei sistemi di estrazione esistenti per migliorare il trasferimento di massa, ridurre i tempi di lavorazione o aumentare l'efficienza dell'estrazione. La soluzione di integrazione ottimale dipende dal metodo di estrazione attualmente in uso, dalla gestione dei solventi, dalla produttività e dallo spazio di processo disponibile.
Quale apparecchio a ultrasuoni Hielscher è adatto all'estrazione della cannabis?
La scelta dell'ultrasonatore più adatto dipende dalle dimensioni del lotto richiesto, dalla portata, dal solvente, dal materiale vegetale e dall'obiettivo di produzione. Le unità più piccole sono adatte per prove di fattibilità e lo sviluppo di protocolli su scala di laboratorio, mentre gli ultrasonatori industriali della serie UIP sono progettati per l'estrazione su scala pilota e industriale.
Come faccio a scegliere la configurazione giusta per l'estrazione a ultrasuoni?
Per scegliere la configurazione più adatta, definisci il tipo di biomassa, i cannabinoidi o i terpeni desiderati, il solvente, la dimensione del lotto o la portata continua, i limiti di temperatura e le fasi di lavorazione a valle. Hielscher ti consiglierà un processore a ultrasuoni, un sonotrodo, un reattore e i parametri di processo in base a questi requisiti.
Informazioni di base sull'estrazione a ultrasuoni
Gli ultrasuoni di potenza sono un metodo collaudato per l'estrazione efficiente e affidabile di composti attivi, tra cui composti erboristici/medicinali, oli, proteine e bioattivi (ad esempio flavoni, polifenoli, antociani, aromi) da piante, erbe, fiori e semi.
Per l'estrazione a ultrasuoni, potenti onde ultrasonore vengono accoppiate alla miscela pianta-solvente, in modo che si verifichi la cavitazione acustica. La cavitazione acustica è descritta come la formazione, la crescita e il collasso implosivo di bolle nei liquidi causati dagli ultrasuoni.
“Durante la cavitazione, il collasso delle bolle produce un intenso riscaldamento locale e alte pressioni, con tempi di vita molto brevi. Nelle nubi di bolle in cavitazione, questi punti caldi hanno temperature equivalenti a circa 5000 K, pressioni di circa 1000 atmosfere e velocità di riscaldamento e raffreddamento superiori a 1010 K/s. Nella cavitazione a bolla singola, le condizioni possono essere ancora più estreme. La cavitazione, quindi, può creare condizioni fisiche e chimiche estreme in liquidi altrimenti freddi. Se i liquidi contenenti solidi vengono irradiati con ultrasuoni, possono verificarsi fenomeni correlati. In prossimità di una superficie solida estesa, il collasso della cavità diventa non sferico e spinge getti di liquido ad alta velocità verso la superficie solida. Questi getti e le onde d'urto associate possono causare danni sostanziali alla superficie ed esporre superfici fresche e altamente riscaldate. Inoltre, durante l'irradiazione a ultrasuoni di sospensioni liquido-polvere si verificano collisioni interparticellari ad alta velocità attraverso la cavitazione e le onde d'urto che si creano in questi impasti. Le collisioni risultanti sono in grado di indurre drastici cambiamenti nella morfologia, nella composizione e nella reattività della superficie.” [Suslick 2001: 2f.]
Queste condizioni intense di cavitazione ultrasonica hanno diversi effetti sul materiale vegetale e sulla sua estraibilità:
- superamento della selettività della membrana cellulare
- aumento del trasferimento di massa tra l'interno della cellula e il solvente circostante
- rottura delle cellule
- rilascio di materiale intracellulare
Ciò rende la sonicazione un metodo di estrazione molto efficace. Grazie alle intense forze meccaniche, è possibile utilizzare spesso solventi verdi e delicati come acqua, etanolo ecc.
L'estrazione a ultrasuoni accorcia i tempi di estrazione e consente un uso ridotto e/o più blando del solvente. Ciò significa che l'estrazione a ultrasuoni consente di ottenere tassi di estrazione più elevati e produce estratti più sani. Ciò è dovuto alle caratteristiche del suo funzionamento a bassa temperatura, sia per ridurre la perdita di calore causata da fattori di temperatura, ma anche per evitare la vaporizzazione delle sostanze a causa del basso punto di ebollizione e per mantenere le sostanze attive biologiche.
Un altro vantaggio dell'estrazione a ultrasuoni consiste nell'uso semplice e sicuro e nell'applicazione controllabile con precisione. Essendo un metodo di estrazione non termico, la sonicazione può essere effettuata a basse temperature, in modo da evitare la degradazione di sostanze termosensibili e termolabili.
Letteratura/riferimenti
- 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.
- Da Porto, C.; Natolino, A.; Decorate, D. (2015): Effect of ultrasound pre-treatment of hemp (Cannabis sativa L.) seed on supercritical CO2 extraction of oil. J Food Sci Technol 2015 Mar 25;52(3):1748-53.
- Karami, Z.; Yousefi, G.; Alipour, M.; Emam Djomeh, Z.(2013): Modeling and Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) of Oil from Cannabis with RSM.
Gli estrattori ad ultrasuoni Hielscher soddisfano le esigenze di diversi settori, dagli studi di fattibilità di laboratorio, alla produzione commerciale.
SonoStation: Sistema mobile chiavi in mano per il trattamento a ultrasuoni – costituito da dispersori a ultrasuoni, pompa, agitatore e serbatoio