Apparatuur voor cannabisextractie – Het voordeel van sonicatie
Ultrasone extractieapparatuur heeft veel voordelen die ultrasone extractie tot de superieure extractiemethode voor hennep en marihuana maken. Hoewel bioactieve verbindingen zoals THC en CBD met verschillende technieken uit cannabis kunnen worden geëxtraheerd, biedt sonicatie talrijke voordelen. Dankzij de hoge opbrengsten, hoogwaardige extracten, het snelle proces, de lage investerings- en bedrijfskosten en de veilige en gebruiksvriendelijke bediening is ultrasone extractie de voorkeursmethode voor extractieprocessen bij zowel kleinschalige als industriële productie van cannabisextracten.
Voordelen van ultrasone cannabisextractie
Sonde-sonicatoren zijn een type extractieapparatuur dat ultrasone golven gebruikt om plantaardig materiaal af te breken en de gewenste verbindingen te extraheren. Er is aangetoond dat deze methode om verschillende redenen beter presteert dan traditionele extractiemethoden voor cannabisextractie:
- Efficiëntie: Ultrasone sondes kunnen een hoger percentage van de beoogde verbindingen uit plantaardig materiaal extraheren dan traditionele extractiemethoden zoals oplosmiddelextractie of stoomdestillatie. Dit komt doordat ultrasone sondes hoogfrequente geluidsgolven gebruiken om plantaardig materiaal op cellulair niveau af te breken, waardoor de gewenste verbindingen gemakkelijker kunnen worden geëxtraheerd.
- Snelle extractie: Ultrasone sondes kunnen de beoogde verbindingen binnen enkele minuten uit plantaardig materiaal extraheren, terwijl traditionele extractiemethoden uren of zelfs dagen kunnen duren. Dit betekent dat ultrasone sondes meer materiaal in minder tijd kunnen verwerken, waardoor dit een efficiëntere extractiemethode is.
- Volledig spectrum: Sonde-sonicatoren extraheren het volledige spectrum aan bioactieve verbindingen. Hierdoor kunnen met ultrasone sondes extracten met een volledig spectrum worden geproduceerd, die bekendstaan om hun entourage-effect, dat belangrijk kan zijn voor medicinale toepassingen of onderzoeksdoeleinden.
- Veiligheid: Ultrasone sondes worden beschouwd als een veiligere extractiemethode dan traditionele methoden zoals oplosmiddelextractie, waarbij brandbare en potentieel giftige oplosmiddelen kunnen worden gebruikt, of superkritische CO2-extractoren, die onder hoge druk werken. Ultrasone extractie is compatibel met elk type oplosmiddel, waaronder water en waterige ethanol, waardoor het een veiligere en milieuvriendelijkere extractiemethode is.
Kort samengevat biedt cannabisextractie met ultrasone sondes verschillende voordelen ten opzichte van traditionele extractiemethoden, waaronder een hogere efficiëntie, snelheid, selectiviteit en veiligheid.
Ultrasone extractor UIP2000hdT (2kW) voor de industriële productie van volledig natuurlijke, biologische cannabisextracten.
Sonicatoren versus CO2-extractor voor cannabisextractie
Superkritische CO2-extractie is een conventionele methode voor de productie van cannabisextracten. Vanwege de hoge kosten, veiligheidsproblemen en complexe bediening hebben sonicatoren echter talrijke geïnstalleerde CO2-extractoren vervangen. Lees hieronder dankzij welke voordelen sonicatie beter presteert dan superkritische CO2-extractie.
- Opbrengst: Er is aangetoond dat ultrasone extractie hogere opbrengsten aan gewenste verbindingen oplevert dan CO2-extractie. Dit komt doordat ultrasone extractie plantaardig materiaal op cellulair niveau kan afbreken, waardoor de beoogde verbindingen efficiënter kunnen worden geëxtraheerd.
- Snelheid: Ultrasone extractie kan binnen enkele minuten worden voltooid, terwijl CO2-extractie meerdere uren kan duren. Dit betekent dat ultrasone extractie een snellere methode is en grotere volumes materiaal in minder tijd kan verwerken.
- Selectiviteit: Ultrasone extractie levert breedspectrumextracten op, die een breed scala aan bioactieve verbindingen bevatten. Breedspectrumextracten worden gewaardeerd om hun zogeheten entourage-effect, waarbij stoffen hun specifieke effecten op synergetische wijze ondersteunen en versterken. Dit maakt ultrasone extractie een uitstekende optie voor zowel therapeutische extracten als onderzoeksdoeleinden.
- Energie-efficiëntie: Ultrasone extractie verbruikt minder energie dan CO2-extractie, waardoor het een milieuvriendelijkere optie is.
- Apparatuurkosten: Ultrasone extractieapparatuur is doorgaans goedkoper dan CO2-extractieapparatuur, waardoor het een toegankelijkere optie kan zijn voor kleinschalige producenten.
- Veiligheid: Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd zonder brandbare of giftige oplosmiddelen te gebruiken. Water en waterige ethanol zijn de meest gebruikte oplosmiddelen voor cannabisextractie. CO2-extractie vereist daarentegen het gebruik van CO2 onder hoge druk. Deze hoge druk brengt het risico van CO2-lekkage of apparatuurstoringen en de daarmee samenhangende gevaren van hoge druk met zich mee. Daarom wordt ultrasone extractie beschouwd als een veiligere methode voor zowel operators als het milieu.
Ultrasone cannabisextractie – Het werkingsprincipe van ultrasoon geluid bij extractie
Extractie met ultrasoon geluid is gebaseerd op het principe van akoestische cavitatie. Het toepassen van ultrasoon geluid met hoog vermogen op vloeistoffen en slurries leidt tot intense cavitatie en afschuifkrachten. In een slurry van bladeren, knoppen, bloemen, stengels en andere plantendelen worden de plantencellen door ultrasone afschuifkrachten ontsloten en komen de bioactieve verbindingen, zoals cannabidiol (CBD) en tetrahydrocannabinol (THC), vrij. Ultrasone extractie is een gevestigde, zeer efficiënte en betrouwbare techniek om bioactieve plantaardige verbindingen te isoleren. Vooral bij de productie van hoogwaardige cannabisoliën heeft sonicatie zich bewezen dankzij de hoge opbrengsten (grotere extractopbrengst), uitstekende kwaliteit (volledig spectrum) en korte verwerkingstijd. Het toepassen van ultrasone golven is een mechanische behandeling die niet giftig, veilig en milieuvriendelijk is.
Ultrasone batchextractie van cannabis in 120L met UIP2000hdT en roerwerk
- Hogere opbrengst
- Hoge kwaliteit
- Geen thermische afbraak
- Snelle extractie
- Eenvoudige en veilige bediening
- Milieuvriendelijke extractie
In één oogopslag – De voordelen van ultrasone extractoren van Hielscher
Efficiëntie
- Hogere opbrengsten
- Snel extractieproces – binnen enkele minuten
- Hoogwaardige extracten – milde, niet-thermische extractie
- Milieuvriendelijke oplosmiddelen (water, ethanol, glycerine, plantaardige oliën enz.)
Eenvoud
- Plug-and-play – Binnen enkele minuten installeren en gebruiken
- Hoge verwerkingscapaciteit – Voor grootschalige extractproductie
- Batchgewijze of continue inlinewerking
- Eenvoudige installatie en ingebruikname
- Draagbaar / verplaatsbaar – Draagbare apparaten of apparaten op wielen
- Lineaire opschaling – voeg parallel een extra ultrasoon systeem toe om de capaciteit te verhogen
- Bewaking en besturing op afstand – via pc, smartphone of tablet
- Geen procestoezicht vereist – Instellen en starten
- Hoge prestaties – ontworpen voor continue productie, 24/7
- Robuustheid en weinig onderhoud
- Hoge kwaliteit – ontworpen en gebouwd in Duitsland
- Snel vullen en legen tussen partijen
- Eenvoudig te reinigen
Veiligheid
- Eenvoudig en veilig te gebruiken
- Extractie zonder oplosmiddelen of met oplosmiddelen (water, ethanol, plantaardige oliën, glycerine enz.)
- Geen hoge drukken en temperaturen
- ATEX-gecertificeerde explosieveilige systemen beschikbaar
- Eenvoudig te besturen (ook via afstandsbediening)
UP400St Ultrasone extractie van plantaardige materialen zoals cannabis in een batch van 8L
Ultrasone apparatuur voor cannabisextractie
Hielscher Ultrasonic is uw betrouwbare partner voor ultrasone extractieapparatuur met hoge prestaties voor de extractie van cannabis en andere plantaardige materialen. Met talloze installaties wereldwijd staan de ultrasone extractoren van Hielscher bekend om hun hoge extractiesnelheid, betrouwbaarheid en robuustheid.
Van kleinere, compacte tafelmodel-sonicatoren zoals de UP400St (400W) tot de wereldwijd krachtigste UIP16000hdT biedt Hielscher het volledige assortiment ultrasone extractieapparatuur. Hierdoor kunnen wij u de ultrasone extractor aanbevelen die het meest geschikt is voor uw procesvereisten.
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit uit Duitsland
De sonicatoren van Hielscher staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Dankzij hun robuustheid en eenvoudige bediening kunnen onze sonicatoren probleemloos in industriële installaties worden geïntegreerd. De sonicatoren van Hielscher kunnen ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen gemakkelijk aan.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op sonicatoren met hoge prestaties, de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen de sonicatoren van Hielscher aan de CE-eisen en aan de vereisten van UL, CSA en RoHs.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500mL | – | UP100H |
| 10 tot 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 tot 300L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| – | hoger | cluster van UIP16000 |
Wetenswaardigheden
Overzicht en vergelijking van de meest gebruikte methoden voor cannabisextractie
Ultrasone extractie
Product: Ultrasone extractie levert een hoogwaardig extract met een volledig spectrum op. Het ruwe extract wordt geraffineerd door filtratie, destillatie en/of winterisatie.
Apparatuurkosten: vanaf circa US$5.000 tot enkele honderdduizenden dollars (US$100.000), afhankelijk van de capaciteit en configuratie
Opstelling: batchgewijs/in een vat of met continue inlinewerking
Technische vaardigheden: eenvoudig en veilig te hanteren en te bedienen
Oplosmiddel: alle soorten oplosmiddelen kunnen worden gebruikt, zoals water, een mengsel van water en alcohol, isopropylalcohol, hexaan, ethanol, methanol, butaan, plantaardige oliën (olijfolie, kokosolie), glycerine enz.
Beoogde verbindingen: volledig spectrum (alle beschikbare cannabinoïden en terpenen)
Belangrijkste voordelen: hoge opbrengst, eenvoudig te bedienen, goedkoop, eenvoudig op te schalen naar industriële productie
Oplosmiddelextractie (alcohol, ethanol)
Product: doorgaans een ruw extract dat verdere raffinage vereist, zoals winterisatie of filtratie. Meestal wordt het ethanolextract na winterisatie en filtratie verder geraffineerd door destillatie.
Apparatuurkosten: tussen $5.000 en miljoenen, afhankelijk van de omvang, mogelijkheden of automatiseringsmogelijkheden.
Technische vaardigheden: opleiding in de basischemie/gemiddeld vaardigheidsniveau.
Beoogde verbindingen: alle beschikbare cannabinoïden; het resulterende extract bevat kleine hoeveelheden monoterpenen.
Extractie met CO2
Product: ruw extract dat verdere raffinage vereist, zoals winterisatie of filtratie
Apparatuurkosten: tussen $100.000 en miljoenen USD, afhankelijk van de omvang, mogelijkheden of automatisering
Technische vaardigheden: opgeleid om met vloeibare CO2 te werken (systeem onder hoge druk – veiligheid)
Beoogde verbindingen: cannabinoïden met slechts kleine hoeveelheden monoterpenen
Koolwaterstofextractie
Product: shatter, budder, wax, HTFSE, HCFSE of ruw extract voor destillatie, of terpenen die aan het destillaat worden toegevoegd
Apparatuurkosten: $5.000 tot $100.000, afhankelijk van de omvang en mogelijkheden
Technische vaardigheden: opgeleid in chemie en veiligheid (gebruik van brandbare vloeistoffen, vloeibaar butaan)
Beoogde verbindingen: alle cannabinoïden
Toepassing van ultrasone golven voor extractie
Wanneer ultrasoon geluid met hoog vermogen wordt toegepast op vloeibare systemen (waaronder slurries en viskeuze pasta’s), ontstaat akoestische cavitatie. Akoestische cavitatie beschrijft het verschijnsel waarbij cavitatiebellen ontstaan, groeien en uiteindelijk imploderen. Tijdens de voortplanting van de ultrasone golven oscilleren en groeien de vacuümbellen en storten ze in wanneer een bel geen energie meer kan opnemen. De implosie van de bellen veroorzaakt plaatselijk extreme omstandigheden met zeer hoge temperaturen, drukken, opwarmings- en afkoelsnelheden, drukverschillen en vloeistofstralen. Deze extreme omstandigheden leiden tot thermische, mechanische en chemische effecten. Celontsluiting en het vrijkomen van bioactieve verbindingen (= extractie) vormen een mechanisch effect dat zeer effectief en efficiënt is.
Akoestische cavitatie, opgewekt door ultrasoon geluid met hoge intensiteit en lage frequentie, veroorzaakt intense afschuifkrachten en plaatselijk optredende grote druk- en temperatuurverschillen, die de benodigde inwerking leveren voor celontsluiting, intensieve menging en massaoverdracht. Deze ultrasone afschuifkrachten worden met succes toegepast voor cannabisextractie.
Dankzij de superieure extractopbrengst, de hoge extractiesnelheid en processnelheid en de eenvoudige en veilige bediening wordt ultrasone extractie met succes gebruikt voor de extractie van talrijke plantaardige verbindingen.
Krachtige ultrasone golven ontsluiten de celmatrix van biologische structuren en maken de bioactieve verbindingen vrij. De massaoverdracht tussen het plantaardige materiaal en het oplosmiddel wordt geïntensiveerd. Dankzij deze mechanismen is ultrasone extractie zeer efficiënt voor cannabisextractie.
Bekende voorbeelden van ultrasone extractie zijn cannabis (cannabinoïden en cannabisolie uit marihuana en hennep), curcumine, peper, saffraan, koffie, bittermeloen, olijfolie, avocado-olie, henna, ayurvedische kruiden, gember, thee, en andere geneeskrachtige kruiden.
Decarboxylatie
Decarboxylatie is een belangrijke stap voor de efficiënte productie van de belangrijkste bioactieve verbindingen in cannabis, zoals Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), cannabidiol (CBD) en cannabigerol (CBG). Decarboxylatie, ook bekend als “activeren” of “decarben”, wordt toegepast als voorbehandeling om het gehalte aan THC (delta9-tetrahydrocannabinol) in het plantaardige materiaal te verhogen. Chemisch gezien is decarboxylatie een reactie waarbij een carboxylgroep (-COOH) wordt verwijderd en koolstofdioxide (CO2) vrijkomt. Om het THC-gehalte van het plantaardige cannabismateriaal te verhogen, wordt de processtap decarboxylatie toegepast. Door decarboxylatie kan de hoeveelheid niet-psychoactief Δ9-tetrahydrocannabinolzuur (THCA) worden omgezet in psychoactief THC. Δ9-Tetrahydrocannabinolzuur decarboxyleert bij verhitting (tot circa 105°C / 220°F gedurende 30 min. bij droog materiaal, tot 90min. bij vochtig plantaardig materiaal) en wordt vervolgens omgezet in de psychoactieve verbinding Δ9-tetrahydrocannabinol.
Op vergelijkbare wijze kan cannabisplantmateriaal dat rijk is aan CBD-A door een warmtebehandeling worden gedecarboxyleerd en daardoor worden omgezet in CBD. Voor winterisatie van plantaardig materiaal wordt gedroogd, fijngehakt plantaardig materiaal gedurende 30–60min. verhit tot circa 160°C / 320°F om de decarboxylatie op gang te brengen.
Decarboxylatietemperaturen voor cannabinoïden:
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
Vervolgprocessen – Filtratie en destillatie
Na ultrasone extractie moeten de cannabisdeeltjes uit de vloeistof worden gefilterd. Daarom wordt de cannabisslurry door een filter, zoals een gaasfilter (bijvoorbeeld een filtersok), geleid of met een filterpers gefilterd. De resulterende moederloog van oplosmiddel (bijvoorbeeld ethanol) en cannabisextract wordt vervolgens geconcentreerd door de ethanol af te scheiden. Typische destillatiemethoden voor het verwijderen van oplosmiddelen maken gebruik van rotatieverdampers of vacuümdestillatiesystemen.
Een rotatieverdamper (informeel roto-vap genoemd) wordt doorgaans gebruikt om oplosmiddelen zoals ethanol van cannabis te scheiden en zo een geraffineerde cannabisolie te produceren. Dankzij de gereguleerde temperatuur en eenvoudige bediening is de rotatieverdamper de meest gebruikte destillatieapparatuur in de cannabisindustrie.
Vacuümdestillatie wordt vooral gebruikt om CBD te isoleren voor farmaceutisch en medicinaal gebruik, waarbij terpenen en/of THC moeten worden verwijderd. Omdat terpenen, THC en CBD hoge kookpunten hebben (tussen 160–250°C / 310–482°F), zou destillatie onder atmosferische omstandigheden een behandeling bij hoge temperaturen vereisen, die gepaard gaat met thermische afbraak van de warmtegevoelige cannabinoïden. Bovendien brengt blootstelling aan zuurstof oxidatiereacties op gang die de kwaliteit van de cannabinoïden negatief beïnvloeden. Door vacuüm toe te passen worden de kookpunten verlaagd. Daarnaast wordt bij het toepassen van vacuüm zuurstof verwijderd. Daardoor vermindert destillatie onder vacuüm de thermische en oxidatieve afbraak van de extracten.
Winterisatie
Winterisatie is het proces waarbij plantaardige lipiden, vetten en wassen door een alcoholwassing worden verwijderd om cannabinoïden en terpenen te scheiden van ongewenste stoffen, zoals plantaardige wassen, vetten en chlorofyl. Voor winterisatie wordt de geëxtraheerde cannabisolie in ethanol gebracht en afgekoeld tot temperaturen onder -20°C / -6°F. Bij deze lage temperaturen slaan lipiden, vetten en wassen neer en kunnen ze worden verwijderd.
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor toepassingen op laboratoriumschaal tot industriële schaal.