대마 추출 장비 – 초음파 처리의 장점
초음파 추출 장비는 많은 장점을 갖추고 있어 헴프와 마리화나를 추출하는 데 우수한 방법입니다. 대마에서 THC 및 CBD와 같은 생리활성 화합물을 추출하는 데 다양한 기술을 사용할 수 있지만, 초음파 처리는 수많은 장점을 제공합니다. 높은 수율, 고품질 추출물, 신속한 공정, 낮은 투자비와 운영비, 안전하고 사용자 친화적인 작동 덕분에 초음파 추출은 소규모 및 산업 규모의 대마 추출물 생산에서 선호되는 추출 방법입니다.
초음파 대마 추출의 장점
프로브형 초음파 장치는 초음파를 사용하여 식물 원료를 파쇄하고 원하는 화합물을 추출하는 추출 장비의 한 종류입니다. 이 방법은 여러 가지 이유로 대마 추출에서 기존 추출 방법보다 우수한 성능을 보이는 것으로 나타났습니다:
- 효율성: 초음파 프로브는 용매 추출이나 수증기 증류와 같은 기존 추출 방법보다 식물 원료에서 더 높은 비율의 표적 화합물을 추출할 수 있습니다. 이는 초음파 프로브가 고주파 음파를 사용하여 식물 원료를 세포 수준에서 파쇄함으로써 원하는 화합물을 더 쉽게 추출할 수 있게 하기 때문입니다.
- 신속한 추출: 초음파 프로브는 식물 원료에서 표적 화합물을 단 몇 분 만에 추출할 수 있는 반면, 기존 추출 방법은 몇 시간 또는 며칠까지 걸릴 수 있습니다. 이는 초음파 프로브가 더 짧은 시간에 더 많은 원료를 처리할 수 있어 더욱 효율적인 추출 방법임을 의미합니다.
- 풀 스펙트럼: 프로브형 초음파 장치는 생리활성 화합물의 전체 범위를 추출합니다. 따라서 초음파 프로브를 사용하여 풀 스펙트럼 추출물을 생산할 수 있습니다. 이러한 추출물은 앙투라지 효과로 알려져 있으며, 이 효과는 의약 또는 연구 목적에 중요할 수 있습니다.
- 안전성: 초음파 프로브는 인화성이 있고 잠재적으로 독성이 있는 용매를 사용할 수 있는 용매 추출이나 고압에서 작동하는 초임계 CO2 추출기와 같은 기존 방법에 비해 더 안전한 추출 방법으로 여겨집니다. 초음파 처리는 물과 에탄올 수용액을 포함한 모든 종류의 용매와 호환되므로 더 안전하고 환경친화적인 추출 방법입니다.
간단히 요약하면, 초음파 프로브를 이용한 대마 추출은 기존 추출 방법보다 높은 효율성, 속도, 선택성 및 안전성을 비롯한 여러 장점이 있습니다.
초음파 추출기 UIP2000hdT (2kW)는 완전 천연 유기농 대마 추출물의 산업적 생산에 사용됩니다.
대마 추출용 초음파 장치와 CO2 추출기 비교
초임계 CO2 추출은 대마 추출물 생산에 사용되는 기존 방법입니다. 그러나 높은 비용, 안전 문제 및 복잡한 작동 때문에 초음파 장치가 이미 설치된 수많은 CO2 추출기를 대체해 왔습니다. 초음파 처리가 초임계 CO2 추출보다 우수한 이유를 아래에서 확인해 보십시오.
- 수율: 초음파 추출은 CO2 추출에 비해 원하는 화합물의 수율이 더 높은 것으로 나타났습니다. 이는 초음파 추출이 식물 원료를 세포 수준에서 파쇄하여 표적 화합물을 더 효율적으로 추출할 수 있게 하기 때문입니다.
- 속도: 초음파 추출은 단 몇 분 만에 완료할 수 있는 반면, CO2 추출은 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 이는 초음파 추출이 더 빠른 방법이며 더 짧은 시간에 더 많은 부피의 원료를 처리할 수 있음을 의미합니다.
- 선택성: 초음파 추출은 광범위한 생리활성 화합물을 함유한 브로드 스펙트럼 추출물을 생성합니다. 브로드 스펙트럼 추출물은 물질들이 서로 상승 작용을 하여 각 물질의 고유한 효과를 뒷받침하고 강화하는 이른바 앙투라지 효과로 높이 평가됩니다. 따라서 초음파 추출은 치료용 추출물뿐만 아니라 연구 목적으로도 훌륭한 선택입니다.
- 에너지 효율: 초음파 추출은 CO2 추출보다 에너지를 적게 사용하므로 더욱 환경친화적인 선택입니다.
- 장비 비용: 초음파 추출 장비는 일반적으로 CO2 추출 장비보다 저렴하므로 소규모 생산자가 더 쉽게 도입할 수 있는 선택지가 될 수 있습니다.
- 안전성: 초음파 추출은 인화성 또는 독성 용매를 사용하지 않고도 수행할 수 있습니다. 물 또는 에탄올 수용액은 대마 추출에 가장 일반적으로 사용되는 용매입니다. 반면 CO2 추출에서는 고압의 CO2를 사용해야 합니다. 이러한 고압에는 CO2 누출이나 장비 고장의 위험과 이에 따른 고압 관련 위험이 수반됩니다. 따라서 초음파 추출은 작업자와 환경 모두에 더 안전한 방법으로 간주됩니다.
초음파 대마 추출 – 추출에서 초음파의 작동 원리
초음파 추출은 음향 캐비테이션의 원리에 기반합니다. 액체와 슬러리에 고출력 초음파를 가하면 강력한 캐비테이션과 전단력이 발생합니다. 잎, 눈, 꽃, 줄기 및 기타 식물 부위로 구성된 슬러리에서는 초음파 전단력에 의해 식물 세포가 파쇄되고 칸나비디올(CBD)과 테트라히드로칸나비놀(THC) 같은 생리활성 화합물이 방출됩니다. 초음파 추출은 식물의 생리활성 화합물을 분리하는 데 매우 효율적이고 신뢰할 수 있는 기술로 확고히 자리 잡았습니다. 특히 고품질 대마 오일 생산에서 초음파 처리는 높은 수율(더 많은 추출물 생산량), 우수한 품질(풀 스펙트럼), 짧은 처리 시간으로 그 가치를 입증했습니다. 초음파를 가하는 것은 독성이 없고 안전하며 환경친화적인 기계적 처리입니다.
120L 대마 초음파 배치 추출 – UIP2000hdT 및 교반기 사용
- 더 높은 수율
- 고품질
- 열분해 없음
- 빠른 추출
- 간단하고 안전한 운전
- 친환경 추출
한눈에 보기 – Hielscher 초음파 추출기의 장점
효율성
- 더 높은 수율
- 빠른 추출 공정 – 수분 이내
- 고품질 추출물 – 온화한 비열 추출
- 친환경 용매(물, 에탄올, 글리세린, 식물성 오일 등)
간편성
- 플러그 앤 플레이 – 수분 이내에 설치 및 운전
- 높은 처리량 – 대규모 추출물 생산용
- 배치식 또는 연속 인라인 운전
- 간단한 설치 및 시운전
- 휴대 가능 / 이동 가능 – 휴대용 장치 또는 바퀴가 장착된 장치
- 선형 규모 확장 – 초음파 시스템을 병렬로 추가하여 용량 증대
- 원격 모니터링 및 제어 – PC, 스마트폰 또는 태블릿 이용
- 공정 감독 불필요 – 설정 후 가동
- 고성능 – 24/7 연속 생산을 위한 설계
- 견고성과 적은 유지보수 필요성
- 고품질 – 독일에서 설계 및 제작
- 로트 간 신속한 투입 및 배출
- 간편한 세척
안전성
- 간단하고 안전한 운전
- 무용매 또는 용매 기반 추출(물, 에탄올, 식물성 오일, 글리세린 등)
- 고압 및 고온 불필요
- ATEX 인증 방폭 시스템 제공 가능
- 간편한 제어(원격 제어도 가능)
UP400St를 이용한 대마 등 식물 원료의 8L 배치 초음파 추출
대마 추출용 초음파 장비
Hielscher Ultrasonic은 대마 및 기타 식물 원료의 추출을 위한 고성능 초음파 추출 장비 분야에서 신뢰할 수 있는 파트너입니다. 전 세계에 수많은 설치 실적을 보유한 Hielscher 초음파 추출기는 높은 추출률, 신뢰성 및 견고성으로 널리 인정받고 있습니다.
UP400St(400W)와 같은 소형 탁상형 초음파 장치부터 세계에서 가장 강력한 UIP16000hdT까지 Hielscher는 초음파 추출 장비의 전체 범위를 제공합니다. 이를 통해 고객의 공정 요구사항에 가장 적합한 초음파 추출기를 추천해 드릴 수 있습니다.
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 완성한 품질
Hielscher 초음파 장치는 최고 수준의 품질과 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고함과 간편한 조작으로 당사의 초음파 장치를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 장치는 거친 조건과 까다로운 환경에서도 수월하게 작동합니다.
Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 장치에 특히 중점을 둡니다. 물론 Hielscher 초음파 장치는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1–500mL | – | UP100H |
| 10–8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0.5–150L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 1–300L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10–100L/min | UIP16000 |
| – | 더 큰 유량 | 클러스터형 UIP16000 |
알아두면 유용한 정보
가장 일반적인 대마 추출 방법의 개요 및 비교
초음파 추출
제품: 초음파 추출은 고품질 풀 스펙트럼 추출물을 생산합니다. 조추출물은 여과, 증류 및/또는 윈터리제이션으로 정제합니다.
장비 비용: 용량과 구성에 따라 약 US$5,000부터 US$100,000의 몇 배에 이르는 금액까지
설치 구성: 배치/배럴 방식 또는 연속 인라인 운전
기술 숙련도: 쉽고 안전하게 취급하고 조작할 수 있음
용매: 물, 물과 알코올의 혼합물, 이소프로필알코올, 헥산, 에탄올, 메탄올, 부탄, 식물성 오일(올리브유, 코코넛 오일), 글리세린 등 모든 종류의 용매를 사용할 수 있음.
추출 대상 화합물: 풀 스펙트럼(추출 가능한 모든 칸나비노이드 및 테르펜)
주요 장점: 높은 수율, 간편한 조작, 저렴한 비용, 산업 생산 규모로 쉽게 확장 가능
용매 추출(알코올, 에탄올)
제품: 일반적으로 윈터리제이션이나 여과와 같은 추가 정제가 필요한 조추출물입니다. 에탄올 추출물은 보통 윈터리제이션과 여과 후 증류를 통해 추가로 정제합니다.
장비 비용: 크기, 성능 또는 자동화 기능에 따라 $5,000에서 수백만 달러 사이.
기술 숙련도: 기초 화학 교육 이수/중간 수준.
추출 대상 화합물: 추출 가능한 모든 칸나비노이드이며, 생성된 추출물에는 소량의 모노테르펜이 함유됩니다.
CO2 추출
제품: 윈터리제이션이나 여과와 같은 추가 정제가 필요한 조추출물
장비 비용: 크기, 성능 또는 자동화에 따라 $100,000에서 수백만 USD 사이
기술 숙련도: 액체 CO2 취급 교육 이수(고압 시스템 – 안전)
추출 대상 화합물: 칸나비노이드 및 소량에 불과한 모노테르펜
탄화수소 추출
제품: 섀터, 버더, 왁스, HTFSE, HCFSE, 증류용 조추출물 또는 증류액에 첨가할 테르펜
장비 비용: 크기와 성능에 따라 $5,000–$100,000
기술 숙련도: 화학 및 안전 교육 이수(인화성 유체, 액체 부탄 사용)
추출 대상 화합물: 모든 칸나비노이드
추출을 위한 초음파의 적용
슬러리와 점성이 있는 페이스트를 포함한 액체 시스템에 고성능 초음파를 가하면 음향 캐비테이션이 발생합니다. 음향 캐비테이션은 캐비테이션 기포가 생성되고 성장한 뒤 최종적으로 내파하는 현상을 말합니다. 초음파가 전파되는 동안 진공 기포는 진동하고 성장하며, 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 시점에 붕괴합니다. 기포의 내파는 매우 높은 온도와 압력, 매우 빠른 가열 및 냉각 속도뿐 아니라 압력 차이와 액체 제트를 동반하는 극한 조건을 국소적으로 만듭니다. 이러한 극한 조건은 열적, 기계적, 화학적 효과를 일으킵니다. 세포 파쇄와 생리활성 화합물의 방출(= 추출)은 매우 효과적이고 효율적인 기계적 효과입니다.
고강도 저주파 초음파에 의해 생성되는 음향 캐비테이션은 강력한 전단력과 국소적인 고압 및 온도 차이를 발생시키며, 이는 세포 파쇄, 강력한 혼합 및 물질 전달에 필요한 작용을 제공합니다. 이러한 초음파 전단력은 대마 추출에 성공적으로 적용되고 있습니다.
초음파 추출은 우수한 추출물 생산량, 높은 추출률, 빠른 공정 속도, 간단하고 안전한 운전 덕분에 다양한 식물성 화합물의 추출에 성공적으로 사용되고 있습니다.
강력한 초음파는 생물학적 구조의 세포 매트릭스를 파쇄하고 생리활성 화합물을 방출합니다. 식물 원료와 용매 사이의 물질 전달이 강화됩니다. 이러한 메커니즘 덕분에 초음파 추출은 대마 추출에 매우 효율적입니다.
초음파 추출의 대표적인 예는 다음과 같습니다: 대마 (마리화나와 헴프에서 추출한 칸나비노이드 및 대마 오일), 커큐민, 후추, 사프란, 커피, 여주, 올리브 오일, 아보카도 오일, 헤나, 아유르베다 허브, 생강, 차, 그리고 기타 약용 허브.
탈카르복실화
탈카르복실화는 Δ9-테트라히드로칸나비놀(Δ9-THC), 칸나비디올(CBD), 칸나비게롤(CBG) 등 대마의 주요 생리활성 화합물을 효율적으로 생산하기 위한 중요한 단계입니다. “활성화” 또는 “디카빙”이라고도 하는 탈카르복실화는 식물 원료의 THC(delta9-테트라히드로칸나비놀) 함량을 높이기 위한 전처리로 적용됩니다. 화학적으로 탈카르복실화는 카르복실기(-COOH)가 제거되고 이산화탄소(CO2)가 방출되는 반응입니다. 대마 식물 원료의 THC 함량을 높이기 위해 탈카르복실화 공정 단계를 적용합니다. 탈카르복실화를 통해 비향정신성 Δ9-테트라히드로칸나비놀산(THCA)을 향정신성 THC로 전환할 수 있습니다. Δ9-테트라히드로칸나비놀산은 가열하면(약 105°C / 220°F에서 건조 원료는 30 min., 수분이 있는 식물 원료는 최대 90min.) 탈카르복실화되어 향정신성 화합물인 Δ9-테트라히드로칸나비놀로 전환됩니다.
이와 유사하게 CBD-A가 풍부한 대마 식물 원료도 열처리로 탈카르복실화하여 CBD로 전환할 수 있습니다. 식물 원료의 윈터라이제이션을 위해 건조 후 잘게 자른 식물 원료를 약 160°C / 320°F에서 30–60min. 동안 가열하여 탈카르복실화를 시작합니다.
칸나비노이드의 탈카르복실화 온도:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314.6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
후속 공정 – 여과 및 증류
초음파 추출 후에는 액체에서 대마 입자를 반드시 여과해야 합니다. 이를 위해 대마 슬러리를 메시와 같은 필터(예: 필터 삭)를 통과시키거나 필터 프레스를 사용하여 여과합니다. 이렇게 얻은 용매(예: 에탄올)와 대마 추출물로 이루어진 모액은 에탄올을 분리하여 농축합니다. 용매 제거를 위한 일반적인 증류 방법에는 회전 증발기 또는 진공 증류 시스템을 이용하는 방법이 있습니다.
회전 증발기(통상 로토바프라고 함)는 대마에서 에탄올과 같은 용매를 분리하여 정제된 대마 오일을 생산하는 데 일반적으로 사용됩니다. 온도 조절 기능과 간편한 취급 덕분에 회전 증발기는 대마 산업에서 주로 사용되는 증류 장비입니다.
진공 증류는 주로 의약품 및 의약 용도의 CBD를 분리하는 데 사용되며, 이 경우 테르펜 및/또는 THC를 제거해야 합니다. 테르펜, THC 및 CBD는 끓는점이 높기 때문에(160–250°C / 310–482°F), 대기압 조건에서 증류하려면 고온 처리가 필요하며, 이로 인해 열에 민감한 칸나비노이드가 열분해됩니다. 또한 산소에 노출되면 산화 반응이 시작되어 칸나비노이드의 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 진공을 적용하면 끓는점이 낮아집니다. 또한 진공을 적용하면 산소가 제거됩니다. 따라서 진공 조건에서 증류하면 추출물의 열분해와 산화 분해가 감소합니다.
윈터라이제이션
윈터라이제이션은 칸나비노이드와 테르펜을 식물성 왁스, 지방, 엽록소 등의 원치 않는 물질로부터 분리하기 위해 알코올 세척으로 식물성 지질, 지방, 왁스를 제거하는 공정입니다. 윈터라이제이션을 위해 추출한 대마 오일을 에탄올에 넣고 -20°C / -6°F 미만의 온도로 냉각합니다. 이러한 저온에서는 지질, 지방, 왁스가 침전되어 제거할 수 있습니다.
Hielscher Ultrasonics는 실험실 규모부터 시작하여 산업 규모까지 고성능 초음파 균질기를 제조합니다.