高速で簡単な超音波大麻抽出
Hielscherの超音波抽出システムを使えば、カンナビノイド、テルペン、その他の有用なカンナビス成分をより迅速に抽出できます。強力な超音波が物質移動を促進し、植物細胞を破壊することで、有効成分を所定の溶媒へ効率的に溶出させます。 – エタノールや食用油から、特殊な抽出媒体に至るまで。
収量向上と処理速度の向上を実現する超音波式大麻抽出装置
実験プロトコルの策定、パイロットプロセスの検証、あるいは工業生産へのスケールアップのいずれにおいても、Hielscherの超音波装置は、振幅、温度、圧力、滞留時間、および溶媒条件を精密に制御します。これにより、超音波抽出は、処理時間が短く、処理能力の拡張も可能な、再現性の高い大麻およびヘンプ抽出物を得るための信頼できる選択肢となります。
プロセッサーがヒールシャーの超音波抽出法を選ぶ理由：
- カンナビノイドとテルペンの抽出を迅速化
- 高い抽出効率と再現性の高い製品品質
- 熱に敏感な化合物に対する、穏やかな非熱処理
- エタノールやキャリアオイルなど、一般的な抽出溶媒に対応しています
- 実験室での試験から本格的な工業生産へのスムーズなスケールアップ
- Hielscher社のエンジニアによるプロセスコンサルティング、実現可能性試験、および導入サポート
原料、溶媒、バッチサイズ、または処理流量、および抽出対象物質をお知らせください。お客様の用途に適した超音波装置の構成とプロセスパラメータをご提案いたします。
ソニケーターUP400ST 大麻の抽出用
| 方法 | 課題と懸念 | 超音波抽出の利点 |
|---|---|---|
| マセラシオン | 処理時間が長い | 物質移動の加速と抽出時間の短縮 |
| ソックスレット | 熱負荷と溶剤需要 | より穏やかで、低温での抽出 |
| 超臨界CO2 | 資本コストと処理能力の限界 | 組み合わせたり、後付けしたりして、排気効率を向上させることができます |
| エタノール抽出 | 収量、速度、テルペンの保持 | より優れた細胞破砕と再現性の高いパラメータ |
大麻抽出用ヒールシャー超音波装置 – 科学的に証明された効率性！
イタリア・ミラノ大学のカシラギらは、超音波抽出、ソックスレー抽出、浸漬の3つの大麻抽出法を比較した。
本研究の目的は、カンナビノイドの抽出における超音波抽出の有効性を調査し、ソックスレー抽出や浸漬などの他の抽出方法と比較することである。
研究者らは、抽出処理にHielscher社の超音波処理装置UP200Ht（写真左）を使用し、超音波支援抽出法が他の2つの方法よりもカンナビノイドの抽出に効果的であることを発見した。超音波抽出はまた、他の方法よりも速く、効率的で、労働集約的ではなかった。
抽出はオリーブ油を溶媒として行った。植物材料を溶媒に加え、超音波発生装置UP200Htを用い、60％の振幅で10分間超音波処理を行った。
超音波処理の後、抽出液をろ過し、減圧下で溶媒を蒸発させて濃縮抽出液を得た。この抽出物を高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いてカンナビノイド含有量を分析した。
全体として、本研究の結果は、オリーブオイル中でのカンナビノイドCBDとTHCの超音波抽出が、カンナビス・サティバ植物材料からカンナビノイドを抽出するための効果的な方法であり、高い収率と純度を有することを示した。
UP200Htを用いた超音波抽出の利点の一つは、従来の抽出方法よりも短時間で高い収率のカンナビノイドを生成できることである。研究者らはまた、超音波抽出は他の抽出法と比べて、溶媒やエネルギーが少なくて済むため、より環境に優しい方法であるとも述べている。さらに、超音波抽出は工業生産用に容易にスケールアップできるため、CBD抽出物の大規模生産に有望な方法である。
結論として、UP200Htを用いた超音波抽出は、薬用目的でカンナビノイドをカンナビス・サティバから抽出するための有望な方法であることが示唆された。
超音波抽出は、CBDやTHCなどのカンナビノイドを抽出するのに非常に効率的な方法である。溶媒としてオリーブオイルを使用し、UP200STを用いて超音波抽出を行った。
(写真と研究：© Casiraghi et al, 2022）
工業用超音波発生装置 UIP2000hdT 大規模な大麻抽出のための攪拌機付きバレル
超音波処理と抽出条件
Hielscherの超音波抽出装置では、振幅、超音波照射時間、圧力、温度、流量、溶媒組成など、関連するすべてのプロセスパラメータを完全に制御できます。これにより、収率、抽出プロファイル、処理能力、および後工程の要件に合わせて抽出プロセスを最適化することが可能です。
大麻の超音波処理
超音波アシスト抽出は、高圧と低圧のサイクルを繰り返すことに基づいている。1秒間に20,000回の超音波処理を高圧と低圧で交互に繰り返すことで、激しいせん断力と液体の噴流が生じる。この極度のストレスは、膜の選択性を克服し、細胞壁を穿孔して破壊し、細胞内部と周囲の溶媒との間で高い物質移動をもたらす。超音波抽出により、高い収率と短い抽出時間を実現することができる。超音波抽出は再現性のあるプロセスであるため、抽出結果を繰り返すことで抽出物の品質を標準化することができる。
Hielscher社の超音波抽出装置は、重要な抽出パラメーターを完全にコントロールすることができます。振幅、時間、圧力、液体組成を調整することで、抽出プロセスの出力を正確に制御し、再現することができます。
大麻抽出用溶剤
超音波抽出は、一般的な溶媒すべてに対応しているため、水、溶媒、油（例：H₂O、CO₂、エタノール、メタノール、ブタン、プロパン、オリーブオイル、ココナッツオイルなど）など、お好みの溶媒を使用することができます。
一般的な溶媒および抽出媒体には、次のようなものがある：
経口製品の場合、食品グレードの溶媒やキャリアオイルが好まれることが多い。分析試験や品質管理では、実験用溶媒が使用されることがある。工業的なカンナビノイド抽出においては、エタノールやCO2を用いたプロセスが一般的な選択肢となっている。 超音波処理は、これらの溶媒系の多くにおいて物質移動を促進するため、抽出時間の短縮、抽出効率の向上、あるいはプロセスの標準化に寄与することができます。
抽出温度
多くの植物抽出プロセスにおいて、0°Cから60°Cの範囲の処理温度で効果的な超音波抽出が行われます。低温では揮発性の芳香成分や温度に敏感な成分を保持しやすくなりますが、適度な温度では溶解性や抽出速度が向上する可能性があります。理想的な温度は、溶媒、バイオマス、対象化合物、および最終製品の仕様に依存します。
ヒールシャーの超音波システムは、冷却ジャケット、熱交換器、および温度制御反応器と組み合わせて使用することで、抽出プロセスを所定の温度範囲内に維持することができます。
複合抽出法 – 相乗効果
既存の大麻抽出設備に超音波装置を後付けすることで、抽出性能の向上、処理能力の増強、抽出時間の短縮、あるいはプロセスの再現性向上を図ることができます。
超音波抽出は、圧力、熱、超臨界抽出条件またはソックスレー抽出器と容易に組み合わせることができ、結果を改善し、および/または特定の要件に抽出セットアップを適応させることができます。既存の大麻抽出設備に超音波抽出装置を後付けすることは、既存の抽出方法が望ましい性能と出力を発揮しない場合、特に興味深いことである。
既存の抽出機は、超音波抽出装置を導入することで簡単にアップグレードが可能です。プロセス評価、機器選定、設置計画、および既存の生産ラインへの統合について、喜んでご支援させていただきます。
超音波で改良された超臨界CO2抽出についてもっと読む！
超音波大麻抽出の応用分野
正確なプロセス制御と直線的なスケーラビリティにより、抽出パラメータを実験室での試験からパイロット生産、さらには本格的な製造へと移行することが可能になります。これにより、加工業者は信頼性の高い抽出法を開発し、小規模でその有効性を確認した上で、自信を持ってスケールアップを行うことができます。
大麻植物のカンナビノイド、テルペンおよび他の有効成分は、様々な目的のために抽出される。超音波抽出は、以下の目的で大麻植物の抽出物を得るための信頼できる方法である。
- 医療・製薬
- 娯楽用大麻製品
- 栄養補助食品と食品製造
- ナノ乳化などの下流処理の前に
- 薬効試験
- 法医学／化学分析
超音波抽出機 – 小規模から大規模まで
Hielscher Ultrasonicsは高性能超音波抽出装置のパートナーです。あなたのブティックブランドのために高品質のCBDエキスを少量生産したい場合でも、産業規模で大量のヘンプやマリファナを処理したい場合でも。 – Hielscher Ultrasonicsは、お客様に理想的な超音波抽出装置を提供します！
リニアなスケーラビリティと精密なプロセス制御により、どのようなレベルでも信頼性の高い結果を得ることができる。 超音波抽出プロセスのスケールアップについてはこちらをご覧ください！
当社がご支援いたします：コンサルティングサービス & プロセス最適化サービス
Hielscher Ultrasonicsは、長年超音波処理に携わっており、超音波抽出プロセスを深く理解しています。お客様のプロセスに最適な超音波装置をご提案し、装置の効率的な使用方法を教育します。当社のエンジニアは、世界中で設置サービスを提供しています。
ドイツにある設備の整った超音波プロセスラボでは、当社のプロセスエンジニアと化学者のチームが、お客様のために、あるいはお客様とともにプロセスを開発し、最適化することができます。
- 短い抽出時間
- 高い抽出率
- より完全な抽出
- マイルドな非加熱処理
- 簡単な統合と安全な操作
- 有害/有毒化学物質、不純物なし
- 低コスト
- エネルギー効率
- グリーン抽出：環境に優しい
超音波による大麻抽出とは何ですか？
超音波による大麻抽出は、高出力の超音波を用いて、大麻やヘンプの植物原料からカンナビノイド、テルペン、その他の生物活性物質を抽出する手法です。超音波キャビテーションにより液中に強力なせん断力が生じ、これが植物細胞を破壊し、植物原料と溶媒間の物質移動を促進します。
超音波はカンナビノイドの抽出をどのように改善するのでしょうか？
超音波は、細胞壁を破壊し、溶媒の浸透を高め、植物マトリックスからの化合物の放出を促進することで、カンナビノイドの抽出効率を向上させます。これにより、浸漬法のような時間のかかる受動的な方法と比較して、抽出時間を短縮し、抽出効率を高めることができます。
超音波抽出では、どのようなカンナビノイドを抽出できるのでしょうか？
超音波抽出法を用いることで、CBD、THC、THCA、CBDA、CBGなどのカンナビノイドや、大麻またはヘンプのバイオマスに含まれるその他の化合物を抽出することができます。最終的なカンナビノイドの組成は、植物原料、溶媒、温度、抽出時間、およびその後の処理条件によって異なります。
超音波抽出ではテルペンを保持できるのでしょうか？
はい、超音波抽出は低温かつ温度を厳密に制御した条件下で行うことが可能であり、テルペンなどの熱に弱い化合物を処理する際に有用です。温度制御、抽出時間の短縮、適切な溶媒の選択により、揮発性が高く不安定な抽出成分を保護することができます。
大麻の超音波抽出には、どのような溶媒を使用できますか？
超音波を用いた大麻抽出法は、エタノール、水・エタノール混合液、オリーブオイルやココナッツオイルなどの食用油、およびその他の用途特化型溶媒など、多くの一般的な抽出媒体に対応しています。最適な溶媒は、製造する製品の目的、規制要件、後工程、および対象化合物によって異なります。
超音波抽出は、エタノールによる大麻抽出に適していますか？
はい、エタノールは超音波を用いた大麻抽出において一般的に使用されています。超音波処理は、溶媒と植物原料との接触を促進し、抽出時間を短縮し、再現性の高いプロセス条件を実現することで、エタノール抽出の効果を高めることができます。
超音波による大麻抽出は、キャリアオイルと併用できますか？
はい、カンナビノイドはオリーブオイルやココナッツオイルなどのキャリアオイルに抽出することができます。これは、オイルが抽出媒体として直接使用される場合や、最終製品の配合の一部として使用される場合に有用です。
超音波による大麻の抽出は熱処理プロセスの一種ですか？
いいえ。超音波抽出は、穏やかで非熱的な抽出法とされています。プロセス温度の監視と制御は必要ですが、抽出効果は主に機械的な作用、すなわちキャビテーション、せん断力、粒子の破壊、および物質移動の促進によってもたらされます。
大麻の超音波抽出にはどれくらい時間がかかりますか？
抽出時間は、植物原料、粒子径、溶媒、温度、固形分濃度、超音波振幅、および装置の構成によって異なります。多くの用途において、超音波処理は従来の浸漬法と比較して抽出時間を大幅に短縮します。
大麻の超音波抽出は、工業規模の生産に拡大できるのでしょうか？
はい。超音波抽出は、実験室での試験からパイロット生産、さらには工業生産へとスケールアップが可能です。Hielscher社の超音波装置は、小規模なバッチ試験、プロセス開発、および大規模な連続処理にご利用いただけます。
大麻の超音波抽出において、最も重要なプロセスパラメータは何ですか？
重要なパラメータには、超音波振幅、超音波処理時間、温度、圧力、溶媒の種類、溶媒とバイオマスの比率、粒子径、および撹拌や流動条件などが含まれます。これらのパラメータを精密に制御することで、再現性の高い抽出品質を実現できます。
既存の大麻抽出ラインに超音波抽出を追加することは可能ですか？
はい。超音波処理装置は、多くの場合、既存の抽出システムに組み込むことで、物質移動の改善、処理時間の短縮、あるいは抽出効率の向上を図ることができます。最適な統合方法は、現在の抽出方法、溶媒の取り扱い、処理能力、および利用可能なプロセススペースによって異なります。
大麻の抽出には、どのHielscher製超音波装置が適していますか？
適切な超音波装置の選定は、必要なバッチサイズ、処理流量、溶媒、植物原料、および生産目標によって異なります。小型の装置は、実現可能性試験や実験室規模でのプロトコル開発に適しており、一方、産業用UIPシリーズの超音波装置は、パイロットスケールおよび生産規模での抽出用に設計されています。
適切な超音波抽出装置はどのように選べばよいでしょうか？
最適なセットアップを選択するには、使用するバイオマスの種類、対象とするカンナビノイドやテルペン、溶媒、バッチサイズまたは連続処理流量、温度範囲、および後工程を明確にしてください。Hielscherでは、これらの要件に基づき、最適な超音波プロセッサー、ソノトロード、リアクター、および処理パラメータをご提案いたします。
超音波抽出に関する基本情報
パワー超音波は、植物、ハーブ、花、種子から、ハーブ/薬効成分、オイル、タンパク質、生物活性物質（フラボン、ポリフェノール、アントシアニン、アロマなど）を含む活性化合物を効率的かつ確実に抽出する方法として実証されています。
超音波抽出では、植物と溶媒の混合液に強力な超音波を結合させ、音響キャビテーションを発生させる。音響キャビテーションとは、超音波によって引き起こされる液体中の気泡の形成、成長、内破を指す。
“キャビテーションの間、気泡の崩壊は、非常に短い寿命で、激しい局所加熱と高圧を発生させる。キャビテーション気泡の雲では、これらのホットスポットの温度は約5000K、圧力は約1000気圧、加熱・冷却速度は1010K/s以上である。単一気泡のキャビテーションでは、条件はさらに極端になるかもしれない。キャビテーションは、低温の液体中に極端な物理的・化学的条件を作り出す可能性がある。固体を含む液体に超音波を照射すると、関連した現象が起こる可能性がある。拡張した固体表面近傍では、キャビティ崩壊が非球状になり、液体の高速ジェットが固体表面へと駆動される。これらの噴流とそれに伴う衝撃波は、表面に大きな損傷を与え、新鮮で高熱の表面を露出させる可能性がある。さらに、液体と粉体の懸濁液に超音波を照射すると、キャビテーションとその衝撃波によって、高速の粒子間衝突が発生する。その結果生じる衝突は、表面の形態、組成、反応性に劇的な変化を引き起こす可能性がある。” [Suslick 2001: 2f.］
このような超音波キャビテーションの激しい条件は、植物材料とその抽出性にいくつかの影響を与える：
- 細胞膜選択性の克服
- 細胞内部と周囲の溶媒間の物質移動の増加
- 細胞破壊
- 細胞内物質の放出
このため、超音波処理は非常に効果的な抽出方法である。機械的な力が強いため、多くの場合、水やエタノールなどの緑色で穏やかな溶媒を使用することができる。
超音波抽出は、抽出時間を短縮し、溶媒の使用量を減らし、または穏やかにすることができます。つまり、超音波抽出はより高い抽出率をもたらし、より健康的な抽出物を生成する。これは、温度要因による熱損失を減らすためだけでなく、低沸点による物質の気化を避け、生物学的活性物質を維持するために、低温で操作するという特性によるものである。
超音波抽出のもう一つの利点は、簡単で安全な使用方法と、正確に制御可能なアプリケーションにある。非加熱抽出法である超音波抽出は、低温で行うことができるため、熱に敏感で、熱に不安定な物質の分解を避けることができる。
文献／参考文献
- 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.
超音波加工：Hielscherは、実現可能性と最適化から商業生産までサポートします！
SonoStation：超音波処理用モバイルターンキーシステム – 超音波分散機、ポンプ、攪拌機、タンクで構成される。