迅速で簡単な超音波による大麻抽出
Hielscherの超音波抽出システムで、カンナビノイド、テルペン、その他の有用な大麻成分をより迅速に抽出できます。強力超音波は物質移動を促進し、植物細胞を破砕して、活性成分を選択した溶媒中へ効率的に放出するのを助けます。エタノールや食用油から特殊な抽出媒体まで対応します。
収率の向上と処理の高速化を実現する大麻用超音波抽出装置
実験室での手順の開発、パイロットプロセスの検証、工業生産へのスケールアップのいずれにおいても、Hielscherの超音波処理装置は振幅、温度、圧力、滞留時間、溶媒条件を精密に制御できます。これにより、超音波抽出は、短い処理時間と拡張可能な処理能力を備え、再現性のある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。
加工業者がHielscherの超音波抽出を選ぶ理由：
- カンナビノイドとテルペンの抽出を高速化
- 高い抽出効率と再現性のある製品品質
- 熱に敏感な成分に適した穏やかな非加熱処理
- エタノールやキャリアオイルを含む一般的な抽出溶媒に対応
- 実験室での試験から本格的な工業生産まで容易にスケールアップ
- Hielscher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、設置支援
原料、溶媒、バッチサイズまたは流量、目的の抽出物をお知らせください。用途に適した超音波装置構成とプロセスパラメーターをご提案します。
超音波処理装置 UP400St による大麻抽出
| 方法 | 課題と懸念事項 | 超音波抽出の利点 |
|---|---|---|
| 浸漬抽出 | 長い処理時間 | 物質移動の高速化と抽出時間の短縮 |
| ソックスレー抽出 | 熱への曝露と溶媒の必要量 | より穏やかな低温抽出 |
| 超臨界CO₂抽出 | 設備投資費用と処理能力の制限 | 組み合わせや後付けにより抽出を改善可能 |
| エタノール抽出 | 収率、速度、テルペンの保持 | 細胞破砕の改善と再現性のあるパラメーター |
大麻抽出用Hielscher超音波処理装置 – 科学的に実証された効率！
イタリアのミラノ大学のCasiraghiらは、超音波抽出、ソックスレー抽出、浸漬抽出という三つの大麻抽出方法を比較しました。
この研究は、Cannabis sativaからカンナビノイドを抽出する際の超音波抽出の有効性を調べ、ソックスレー抽出や浸漬抽出などの他の抽出方法と比較することを目的としていました。
研究者らは抽出プロセスにHielscherの超音波プロセッサーUP200Ht（左の写真参照）を使用し、超音波支援抽出法が他の二つの方法よりもカンナビノイドの抽出に有効であることを見いだしました。超音波抽出は他の方法よりも速く、効率的で、作業負担も少ない方法でした。
抽出には溶媒としてオリーブ油を使用しました。植物原料を溶媒に加え、超音波処理装置UP200Htを用いて振幅60%で10分間超音波処理しました。
超音波処理の後、抽出物をろ過し、減圧下で溶媒を蒸発させて濃縮抽出物を得ました。その後、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて抽出物のカンナビノイド含有量を分析しました。
総合的に、この研究の結果は、オリーブ油中でカンナビノイドCBDおよびTHCを超音波抽出する方法が、Cannabis sativaの植物原料から高い収率と純度でカンナビノイドを抽出するための有効な方法であることを示しました。
UP200Htを使用し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、より高いカンナビノイド収率を得られることです。研究者らは、超音波抽出は必要な溶媒とエネルギーが少ないため、他の抽出方法と比べて環境により配慮した方法であるとも述べています。さらに、超音波抽出は工業生産向け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す。
結論として、この研究は、UP200Htを使用した超音波抽出が、医療目的でCannabis sativaからカンナビノイドを抽出するための有望な方法であることを示唆しています。
超音波抽出は、CBDやTHCなどのカンナビノイドを抽出するための非常に効率的な方法です。溶媒としてオリーブ油を使用し、UP200Stで超音波抽出を行いました。
（写真および研究：© Casiraghi et al., 2022）
工業用超音波処理装置 UIP2000hdT を用いた大規模な大麻抽出 – 撹拌機を備えた樽内での処理
超音波処理と抽出の条件
Hielscherの超音波抽出装置は、振幅、超音波処理時間、圧力、温度、流量、溶媒組成を含む、関連するすべてのプロセスパラメーターを完全に制御できます。これにより、収率、抽出物の成分プロファイル、処理能力、後工程の要件に合わせて抽出プロセスを最適化できます。
大麻の超音波処理プロセス
超音波支援抽出は、高圧と低圧のサイクルの繰り返しに基づいています。超音波処理で毎秒20,000回交互に繰り返されるこの高圧と低圧のサイクルが、強いせん断力と液体ジェットを生み出します。この極めて強い応力は膜の選択性を打ち破り、細胞壁に穴を開けて破砕し、細胞内部と周囲の溶媒との間で大きな物質移動をもたらします。超音波抽出により、収率の向上と抽出時間の短縮を実現できます。超音波抽出は再現性のあるプロセスであるため、抽出結果を繰り返し再現し、標準化された抽出物品質を得ることができます。
Hielscherの超音波抽出装置は、重要な抽出パラメーターを完全に制御できます。振幅、処理時間、圧力、液体組成を調整することで、抽出プロセスの産出量を精密に制御し、再現できます。
大麻抽出用の溶媒
超音波抽出は一般的なすべての溶媒に対応し、水、溶媒、油など、ご希望の溶媒を使用できます（例：H2O、CO2、エタノール、メタノール、ブタン、プロパン、オリーブ油、ココナッツ油など）。
一般的な溶媒および抽出媒体には、以下のものがあります：
経口製品には、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くあります。分析試験や品質管理には、実験室用溶媒を使用する場合があります。工業的なカンナビノイド抽出では、エタノールおよびCO2を用いるプロセスが一般的な選択肢です。超音波処理はこれらの溶媒系の多くで物質移動を改善できるため、抽出時間の短縮、抽出効率の向上、プロセスの標準化に役立ちます。
抽出温度
多くの植物抽出プロセスでは、0°C–60°Cのプロセス温度で効果的な超音波抽出が行われます。低温は揮発性の香気成分や温度に敏感な成分の保持に役立ち、適度な温度は溶解度と抽出速度を向上させる可能性があります。最適な温度は、溶媒、バイオマス、対象成分、最終製品の仕様によって異なります。
Hielscherの超音波システムは、冷却ジャケット、熱交換器、温度制御リアクターと統合して、抽出プロセスを希望する温度範囲内に維持できます。
抽出方法の組み合わせ – 相乗効果
既存の大麻抽出設備に超音波処理装置を後付けすることで、抽出性能の向上、処理能力の増加、抽出時間の短縮、プロセスの再現性向上に役立つ場合があります。
超音波抽出は、圧力、熱、超臨界抽出条件、ソックスレー抽出器と容易に組み合わせることができ、結果を改善したり、特定の要件に合わせて抽出装置構成を調整したりできます。既存の抽出方法で望ましい性能と産出量が得られない場合、既存の大麻抽出設備への超音波処理装置の後付けは特に注目に値します。
既存の抽出機は、超音波抽出装置を導入することで容易に機能を向上させることができます。プロセス評価、機器選定、設置構想、既存の生産ラインへの統合を喜んでお手伝いします。
超音波で改善された超臨界CO2抽出について詳しくご覧ください！
超音波による大麻抽出の適用分野
精密なプロセス制御と線形のスケールアップ性により、実験室での試験からパイロット生産、本格的な製造へと抽出パラメーターを移行できます。これにより、加工業者は信頼できる抽出方法を開発し、小規模で検証したうえで、確信を持ってスケールアップできます。
大麻植物のカンナビノイド、テルペン、その他の活性成分は、さまざまな目的で抽出されます。超音波抽出は、以下の用途に向けて大麻植物の抽出物を得るための信頼されている方法です。
- 医療用製品・医薬品の製造
- 嗜好用大麻製品
- 機能性栄養製品および食品の製造
- ナノ乳化などの後工程に先立つ抽出
- 薬物の力価試験
- 法科学分析・化学分析
超音波抽出装置 – 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。こだわりのブランド向けに高品質のCBD抽出物を小さなバッチで製造する場合も、大量のヘンプやマリファナを工業規模で処理する場合も、Hielscher Ultrasonicsは最適な超音波抽出装置をご提供します！
線形のスケールアップ性と精密なプロセス制御により、あらゆる規模で信頼できる結果を得られます。 超音波抽出プロセスのスケールアップについて詳しくご覧ください！
お客様をサポートするコンサルティングとプロセス最適化サービス
Hielscher Ultrasonicsは、超音波処理における長年の経験と、超音波抽出プロセスに関する深い理解を有しています。お客様のプロセスに最も適した超音波処理装置をご提案し、当社装置を最も効率的に使用する方法をご説明します。当社のエンジニアは、世界各地で設置サービスに対応しています。
ドイツにある設備の充実した当社の超音波プロセス実験室では、プロセスエンジニアと化学者のチームがお客様に代わって、またはお客様と共同で、プロセスの開発と最適化を行うことができます。
- 短い抽出時間
- 高い抽出率
- より完全な抽出
- 穏やかな非加熱処理
- 容易な統合と安全な操作
- 危険な化学物質・有毒な化学物質を使用せず、不純物もなし
- 低コスト
- 高いエネルギー効率
- 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、高出力超音波を使用して、大麻またはヘンプの植物原料からカンナビノイド、テルペン、その他の生理活性成分を放出させる抽出方法です。超音波キャビテーションが液体中に強いせん断力を生み出し、植物細胞を破砕して、植物原料と溶媒との間の物質移動を改善します。
超音波はカンナビノイド抽出をどのように改善しますか？
超音波は、細胞壁を破砕し、溶媒の浸透を高め、植物マトリックスからの成分放出を加速することで、カンナビノイド抽出を改善します。これにより、浸漬抽出のような時間のかかる受動的な方法と比べて、抽出時間を短縮し、抽出効率を向上させることができます。
超音波抽出ではどのカンナビノイドを抽出できますか？
超音波抽出は、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成分の抽出に使用できます。最終的なカンナビノイドの成分プロファイルは、植物原料、溶媒、温度、抽出時間、後工程の条件によって異なります。
超音波抽出でテルペンを保持できますか？
はい。超音波抽出は、制御された低温条件で実施できるため、テルペンなどの熱に敏感な成分を処理する際に有用です。温度制御、短い抽出時間、適切な溶媒の選択は、揮発性成分や影響を受けやすい抽出成分の保護に役立ちます。
超音波による大麻抽出にはどの溶媒を使用できますか？
超音波による大麻抽出は、エタノール、水とエタノールの混合液、オリーブ油やココナッツ油などの食用油、その他のプロセスに応じた溶媒を含む、多くの一般的な抽出媒体に対応します。最適な溶媒は、目的とする製品、規制要件、後工程、対象成分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による大麻抽出で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改善し、抽出時間を短縮し、再現性のあるプロセス条件を支えることで、エタノール抽出を促進できます。
超音波による大麻抽出にキャリアオイルを使用できますか？
はい。カンナビノイドは、オリーブ油やココナッツ油などのキャリアオイル中に抽出できます。これは、油が抽出媒体として直接使用される場合や、最終製品の配合成分となる場合に有用です。
超音波による大麻抽出は加熱プロセスですか？
いいえ。超音波抽出は、穏やかな非加熱抽出方法とされています。プロセス温度の監視と制御は引き続き必要ですが、抽出効果は主として機械的なものです。具体的には、キャビテーション、せん断力、粒子の破砕、物質移動の改善によるものです。
超音波による大麻抽出にはどのくらいの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、機器構成によって異なります。多くの用途で、超音波処理は従来の浸漬抽出と比べて抽出時間を大幅に短縮します。
超音波による大麻抽出は工業生産へスケールアップできますか？
はい。超音波抽出は、実験室での試験からパイロット生産、工業生産へとスケールアップできます。Hielscherの超音波処理装置は、小規模バッチ試験、プロセス開発、大規模な連続処理に対応する機種を取り揃えています。
超音波による大麻抽出で最も重要なプロセスパラメーターは何ですか？
重要なパラメーターには、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、混合条件または流動条件が含まれます。これらのパラメーターを精密に制御することで、再現性のある抽出物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できますか？
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統合して、物質移動の改善、処理時間の短縮、抽出効率の向上を図ることができます。最適な統合構想は、現在の抽出方法、溶媒の取り扱い、処理能力、利用可能なプロセス設置スペースによって異なります。
大麻抽出にはどのHielscher超音波処理装置が適していますか？
適切な超音波処理装置は、必要なバッチサイズ、流量、溶媒、植物原料、生産目標によって異なります。小型機は実現可能性試験や実験室規模での手順開発に適しており、工業用UIPシリーズの超音波処理装置は、パイロット規模および生産規模の抽出向けに設計されています。
適切な超音波抽出装置構成はどのように選べばよいですか？
適切な装置構成を選ぶには、バイオマスの種類、対象のカンナビノイドまたはテルペン、溶媒、バッチサイズまたは連続処理時の流量、温度制限、後工程を明確にしてください。Hielscherは、これらの要件に基づいて超音波プロセッサー、ソノトロード、リアクター、プロセスパラメーターをご提案します。
超音波抽出の基礎情報
強力超音波は、植物、ハーブ、花、種子から、ハーブ由来成分・薬用成分、油、タンパク質、生理活性物質（例：フラボン、ポリフェノール類、アントシアニン、香気成分）などの活性成分を効率的かつ確実に抽出するための実証済みの方法です。
超音波抽出では、強力な超音波を植物と溶媒の混合物に結合させ、音響キャビテーションを発生させます。音響キャビテーションは、超音波によって液体中に気泡が形成され、成長し、内向きに急激に崩壊する現象として説明されます。
「キャビテーション中には、気泡の崩壊によって極めて短時間の強烈な局所加熱と高圧が生じます。キャビテーション気泡群では、これらのホットスポットはおよそ5000 Kに相当する温度、約1000気圧の圧力、1010 K/sを超える加熱・冷却速度を示します。単一気泡のキャビテーションでは、条件がさらに極端になる場合があります。このようにキャビテーションは、それ以外では低温の液体中に、極端な物理的・化学的条件を生み出すことができます。固体を含む液体に超音波を照射すると、関連する現象が生じる場合があります。広がりを持つ固体表面の近くでは、空洞の崩壊が非球形となり、高速の液体ジェットが固体表面に向かって押し出されます。これらのジェットとそれに伴う衝撃波は、表面に大きな損傷を与え、新たな強く加熱された表面を露出させることがあります。さらに、液体と粉末の懸濁液への超音波照射中には、キャビテーションと、それがこのようなスラリー中に生み出す衝撃波によって、高速の粒子間衝突が発生します。その結果生じる衝突は、表面形態、組成、反応性に劇的な変化を引き起こすことができます。」 [Suslick 2001: 2f.]
超音波キャビテーションのこのような強烈な条件は、植物原料とその抽出性にいくつかの作用を及ぼします：
- 細胞膜の選択性を打ち破る
- 細胞内部と周囲の溶媒との間の物質移動を増加させる
- 細胞を破砕する
- 細胞内物質を放出させる
これにより、超音波処理は非常に効果的な抽出方法となります。強い機械的な力によって、水やエタノールなど、環境に配慮した穏やかな溶媒を使用できることが多くあります。
超音波抽出は抽出時間を短縮し、溶媒使用量の削減や、より穏やかな溶媒の使用を可能にします。つまり、超音波抽出はより高い抽出率をもたらし、より健康に良い抽出物を生成します。これは、低温で操作する特性により、温度要因による熱損失を減らすとともに、沸点の低い物質の蒸発を避け、生理活性物質を保持できるためです。
超音波抽出のもう一つの利点は、簡単かつ安全に使用でき、処理を精密に制御できることです。超音波処理は非加熱抽出方法として低温で実施できるため、熱に敏感で熱不安定な物質の分解を回避できます。
文献・参考資料
- 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.
超音波処理：Hielscherは実現可能性の検討と最適化から商業生産までサポートします！
SonoStation：超音波処理用の移動式ターンキーシステム – 超音波分散装置、ポンプ、撹拌機、タンクで構成