Estrazione altamente efficiente del cannabidiolo (CBD) dalla cannabis
Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher rappresentano la tecnica più avanzata per l’estrazione affidabile ed efficiente degli oli di canapa e di CBD. Il trattamento a ultrasuoni è ben noto come tecnica di estrazione molto efficace per liberare composti preziosi dalle materie prime vegetali. Rispetto ad altri metodi di estrazione, come l’estrazione con CO2 supercritica, la tecnica a ultrasuoni offre maggiore efficienza, semplicità d’uso e versatilità.
Estrazione a ultrasuoni
L’estrazione a ultrasuoni è un processo ben noto e consolidato da tempo per estrarre composti preziosi dalle materie prime vegetali. La sonicazione è quindi la tecnica ideale per produrre oli di CBD di alta qualità. Grazie alla cavitazione ultrasonica controllabile con precisione, le cellule vegetali vengono perforate e il solvente viene spinto all’interno della cellula, dove assorbe composti intracellulari come cannabinoidi, terpeni, flavonoidi ecc.
Un grande vantaggio del trattamento a ultrasuoni è l’intervallo di temperature entro il quale è possibile eseguire l’estrazione. L’estrazione a ultrasuoni può essere effettuata con etanolo caldo/tiepido fino all’etanolo criogenico (-70°C). Ciò consente l’isolamento mirato dei composti desiderati. La sonicazione in etanolo criogenico permette di ottenere principalmente cannabinoidi e terpeni, mentre l’estrazione con etanolo tiepido/caldo produce un’ampia varietà di composti fitochimici (ad es. aldeidi, esteri, etili, chetoni). Gli estratti a spettro completo contengono una moltitudine di cannabinoidi, terpeni e altri composti fitochimici. Secondo l’effetto entourage, i composti fitochimici (ad es. i cannabinoidi) hanno effetti sinergici e agiscono quindi meglio insieme ad altre sostanze chimiche vegetali. Ciò significa che un olio di CBD contenente CBD insieme ad altri cannabinoidi, terpeni e composti fitochimici avrà un impatto terapeutico significativamente maggiore rispetto a un olio contenente soltanto CBD. L’estrazione della clorofilla viene tuttavia evitata perché conferisce all’estratto un sapore sgradevole.
Passo dopo passo
- Estrazione a ultrasuoni: L’estrazione a ultrasuoni può essere facilmente eseguita in modalità batch o a flusso continuo – a seconda del volume del processo. Il processo di estrazione è molto rapido e permette di ottenere una quantità elevata di composti attivi.
- Filtrazione: Filtrare la miscela di materiale vegetale e liquido attraverso un filtro di carta o un sacco filtrante per rimuovere dal liquido le parti vegetali solide.
- Evaporazione: Per separare l’olio di CBD dal solvente si utilizza comunemente un evaporatore rotante. Il solvente, ad es. l’etanolo, può essere recuperato e riutilizzato.
- Nanoemulsificazione: Mediante sonicazione, l’olio di CBD purificato può essere trasformato in una nanoemulsione stabile, che offre un’eccellente biodisponibilità.
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Elevata resa di estrazione
Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher possono essere regolati con precisione per ottenere condizioni di estrazione ottimali – estraendo la massima quantità e qualità dalla materia prima (foglie, infiorescenze, steli di cannabis ecc.). L’intensità degli ultrasuoni è fondamentale per l’estrazione di composti vegetali, come l’olio di CBD di alta qualità dalla cannabis. I nostri sonicatori UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt e UIP2000hdt sono dotati di un controllo preciso dell’ampiezza, di un sensore di temperatura e di un controllo del tempo, per consentire di operare in condizioni ottimali. Il touchscreen a colori e il controllo tramite browser rendono il funzionamento e il monitoraggio semplici e affidabili.
Estrazione a ultrasuoni del CBD dalla cannabis in batch da 120L con UIP2000hdT e agitatore
UP400St per l’estrazione dei cannabinoidi dalla cannabis
Solventi per l’estrazione a ultrasuoni
L’etanolo è ampiamente utilizzato come solvente per l’estrazione dei cannabinoidi. I sonicatori Hielscher ampliano notevolmente la scelta dei solventi: miscela acqua-etanolo, etanolo criogenico, etanolo, alcol ad alta gradazione, glicerina ecc.
L’etanolo è un solvente molto diffuso perché dissolve sia le sostanze polari (idrofile) sia quelle apolari (idrofobe/lipofile). Per l’estrazione a ultrasuoni si possono utilizzare anche miscele di etanolo/acqua in proporzioni diverse. I vantaggi dell’etanolo/acqua comprendono costi ridotti (grazie al minore impiego di etanolo) e una maggiore sicurezza, dovuta alla minore infiammabilità. L’estrazione a ultrasuoni con etanolo criogenico (circa -70°C) offre una resa e una qualità molto elevate.
Funzionamento semplice e sicuro
I nostri dispositivi a ultrasuoni sono progettati per offrire la massima facilità d’uso, consentendo di utilizzare i nostri estrattori a ultrasuoni in modo semplice e sicuro. Siamo lieti di assistere i nostri clienti durante la configurazione e di fornire loro raccomandazioni sulle impostazioni e sui parametri degli ultrasuoni. Vi offriamo il dispositivo più adatto – per il trattamento in batch e in linea.
Vantaggi rispetto alla CO2 nell’estrazione
Gli estrattori a CO2 supercritica sono costosi da acquistare e utilizzare. Il processo di estrazione con CO2 è complesso e richiede un esperto che sappia quali pressioni e temperature siano appropriate per ottenere i cannabinoidi e i terpeni desiderati. Le pressioni e le temperature elevate contribuiscono in modo significativo all’aumento dei costi rispetto all’estrazione convenzionale con liquidi. In confronto, le apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni sono economiche da acquistare e utilizzare e permettono di ottenere quantità elevate di estratti in pochi minuti. Poiché la sonicazione viene eseguita a pressione ambiente (o leggermente superiore) e a basse temperature, l’estrazione a ultrasuoni è semplice e sicura da effettuare. I sonicatori Hielscher sono riconosciuti e preferiti per l’elevata resa di estrazione, la compatibilità con vari solventi, la facilità d’uso e la scalabilità lineare.
Nanoemulsioni
Per ottenere un’elevata biodisponibilità e i migliori effetti del CBD, le goccioline di olio di CBD dovrebbero essere somministrate in forma nanometrica.
Il pregio dei sonicatori Hielscher risiede nella loro versatilità d’impiego: i nostri sistemi a ultrasuoni possono essere utilizzati per l’estrazione della cannabis E per la produzione di nanoemulsioni. È sufficiente acquistare un solo dispositivo per estrarre il CBD dalla cannabis e trasformare successivamente l’olio di CBD in una nanoemulsione stabile e altamente biodisponibile.
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Sistemi a ultrasuoni ad alta potenza dalla scala di laboratorio a quella pilota e industriale.
Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni
Hielscher Ultrasonics fornisce apparecchiature per l’estrazione a ultrasuoni della cannabis e l’emulsificazione di nanoformulazioni.
Oltre alla controllabilità precisa e alla facilità d’uso, tutti i nostri dispositivi a ultrasuoni sono progettati per il funzionamento 24/7. I nostri sistemi sono in grado di erogare ampiezze da basse a molto elevate. Per l’estrazione di cannabinoidi e terpeni, offriamo speciali sonotrodi a ultrasuoni (noti anche come sonde o corni a ultrasuoni), ottimizzati per l’isolamento delicato di sostanze attive di alta qualità. Tutti i nostri sistemi possono essere utilizzati per l’estrazione e la successiva emulsificazione dei cannabinoidi.
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente il funzionamento 24/7 in condizioni gravose e in ambienti impegnativi.
Contattateci oggi stesso! Saremo lieti di consigliarvi la configurazione a ultrasuoni più adatta alle vostre esigenze di estrazione!
- Estratti di alta qualità
- Estrazione più completa
- Elevata resa di estrazione
- Estratto a spettro completo
- Utilizzo di vari solventi
- Non tossico
- Metodo non termico (a freddo)
- Processo di estrazione rapido
- Sicuro e facile da usare
- Scalabilità lineare
Bibliografia / 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.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Informazioni utili
Vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni
L’estrazione a ultrasuoni si basa sul principio della cavitazione acustica. La cavitazione si verifica per effetto degli ultrasuoni ad alte prestazioni in un liquido ed è caratterizzata da effetti meccanici ad alta densità energetica, che si manifestano nei cosiddetti punti caldi.
Estrazione a ultrasuoni – Effetti cavitazionali
Quando le onde ultrasoniche di potenza vengono accoppiate a un liquido (ad es. una sospensione costituita da materiale vegetale in un solvente), si propagano attraverso il liquido, generando cicli alternati di alta pressione / bassa pressione. Durante i cicli di bassa pressione si formano minuscole bolle di vuoto (le cosiddette bolle di cavitazione), che crescono nel corso di diversi cicli di pressione. Quando raggiungono una certa dimensione e non possono più assorbire energia, le bolle implodono violentemente durante un ciclo di alta pressione. L’implosione delle bolle è caratterizzata da intense forze cavitazionali, comprese microturbolenze e correnti liquide con velocità fino a 100m/s. Questi effetti di taglio cavitazionale sono noti anche come effetti sonomeccanici. L’estrazione a ultrasuoni di molecole bioattive è causata principalmente da effetti sonomeccanici:
Le condizioni straordinarie della cavitazione ultrasonica perforano e/o disgregano le pareti e le membrane cellulari e consentono una maggiore penetrazione del solvente nel campione. L’estrazione a ultrasuoni permette quindi un isolamento molto rapido dei composti – superando i metodi di estrazione convenzionali grazie a tempi di processo più brevi, rese maggiori e temperature inferiori. Essendo un trattamento (sono-)meccanico delicato, l’estrazione a ultrasuoni previene la degradazione termica dei composti bioattivi e supera altre tecniche, come l’estrazione convenzionale con solvente, l’idrodistillazione o l’estrazione Soxhlet, note per distruggere le molecole termosensibili. Questi vantaggi rendono l’estrazione a ultrasuoni la tecnica preferita per liberare composti attivi termosensibili dalle materie prime vegetali.
L’estrazione a ultrasuoni è quindi la tecnica preferita per estrarre molecole bioattive come polifenoli, terpeni, oli essenziali e cannabinoidi dai materiali vegetali.
Le condizioni straordinarie della cavitazione ultrasonica perforano e/o disgregano le pareti e le membrane cellulari e consentono una maggiore penetrazione del solvente nel campione. L’estrazione a ultrasuoni permette quindi un isolamento molto rapido dei composti – superando i metodi di estrazione convenzionali grazie a tempi di processo più brevi, rese maggiori e temperature inferiori. Essendo un trattamento meccanico delicato, l’estrazione a ultrasuoni previene la degradazione termica dei composti bioattivi e supera altre tecniche, come l’estrazione convenzionale con solvente, l’idrodistillazione o l’estrazione Soxhlet, note per distruggere le molecole termosensibili. Questi vantaggi rendono l’estrazione a ultrasuoni la tecnica preferita per liberare composti attivi termosensibili dalle materie prime vegetali.
Estrazione a ultrasuoni dalle cellule vegetali: la sezione trasversale microscopica (TS) mostra il meccanismo d’azione durante l’estrazione a ultrasuoni dalle cellule (ingrandimento 2000x) [fonte: Vilkhu et al. 2011]
Cannabinoidi
I cannabinoidi sono composti presenti naturalmente nella pianta Cannabis sativa. Nella pianta di cannabis sono presenti oltre 480 composti diversi. La cannabis (chiamata anche marijuana) è una pianta medicinale straordinariamente potente. Tra l’ampia varietà di composti terapeuticamente attivi, 85 composti fitochimici sono denominati cannabinoidi (e altri potrebbero essere individuati). Il CBD e il THC (tetraidrocannabinolo / Δ9-THC) sono i cannabinoidi più noti. La caratteristica distintiva più importante è che il CBD non è psicotropo, mentre il THC presenta effetti psicoattivi.
I cannabinoidi vengono consumati per motivi ricreativi e medici.
Dati farmacocinetici del CBD:
biodisponibilità – Orale: 13–19%, Per inalazione: 11–45% (media 31%)
emivita di eliminazione: 9 ore
Negli Stati Uniti, i prodotti a base di CBD contenenti meno di .03% di THC, estratti dai semi o dagli steli della canapa industriale, sono legali a livello federale e possono essere acquistati legalmente in tutti gli Stati, indipendentemente dalle rispettive leggi sulla marijuana.
Dati farmacocinetici del THC:
biodisponibilità – Orale: 6–20%, Per inalazione: 10–35%
emivita di eliminazione: 1,6–59 ore, 25–36 ore (dronabinol somministrato per via orale)
Nanoformulazioni
I nanocannabinoidi sono oli di cannabis formulati in un’emulsione olio-in-acqua di dimensioni nanometriche, che offre un’elevata biodisponibilità (assorbimento più rapido e maggiori effetti sulla salute) e può quindi essere somministrata a dosaggi inferiori. Inoltre, le nanoemulsioni di cannabis possono essere facilmente incorporate in prodotti medici, bevande, alimenti e prodotti cosmetici (ad es. creme, lozioni). Poiché le nanoemulsioni sono spesso traslucide, possono essere facilmente incorporate nelle formulazioni di altri prodotti senza modificarne l’aspetto.
Per ottenere una nanoemulsione di alta qualità, la dimensione delle goccioline e l’indice di polidispersità (PDI) sono fattori importanti che influenzano notevolmente la stabilità della nanoemulsione. Un indice di polidispersità elevato indica la presenza di goccioline grandi, che destabilizzano l’emulsione attraverso la coalescenza e la maturazione di Ostwald. Una distribuzione dimensionale delle goccioline piccola e ristretta è quindi un fattore importante per la stabilità e una maggiore durata di conservazione della (nano- / micro-)emulsione.
Nanoemulsioni di cannabis: Per le nanoemulsioni di olio di canapa o di CBD, l’olio di canapa / CBD viene miscelato con un olio di alta qualità per uso alimentare. Gli oli vegetali tipici sono l’olio MCT, l’olio di cocco, l’olio di avocado, l’olio d’oliva, l’olio di semi di lino, l’olio di mandorle dolci e l’olio di noci. Come emulsionanti (tensioattivi, agenti bagnanti, stabilizzanti) sono stati utilizzati con successo polisorbato 80, lecitina, saponine di quillaja, lecitina di soia e corteccia di quillaja. È inoltre possibile aggiungere gomma xantana, pectina o proteine del siero di latte per migliorare la reologia e la stabilità dell’emulsione.
CO2 – Estrazione
L’estrazione con CO2 può essere eseguita in due modi: estrazione supercritica e subcritica. Quando la CO2 viene utilizzata come solvente, presenta caratteristiche diverse che dipendono dal suo stato fluido. Per CO2 subcritica si intende la CO2 nello stato compreso tra 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) e a una pressione compresa tra 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). A queste temperature e pressioni, la CO2 si comporta come un fluido denso. Quando la temperatura e la pressione aumentano e superano la temperatura critica (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) e la pressione critica (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), la CO2 si espande nel contenitore come un gas, ma con una densità simile a quella di un liquido. Questo stato è noto come anidride carbonica supercritica (sCO2 o SC-CO2)).
L’estrazione con CO2 subcritica utilizza basse temperature e basse pressioni e richiede quindi più tempo. L’estrazione con CO2 subcritica produce rese inferiori e potrebbe conservare alcuni terpeni e oli. Per l’estrazione con CO2 supercritica vengono applicate temperature e pressioni più elevate, che possono danneggiare i terpeni e altri composti fitochimici. Per le estrazioni con CO2 supercritica è necessario un processo a valle – noto come winterizzazione – per rimuovere i composti indesiderati, come lipidi e clorofilla. Durante la fase di winterizzazione, l’estratto grezzo viene congelato in etanolo per separare i cannabinoidi e i terpeni puri dagli altri sottoprodotti rimossi durante l’estrazione.