Kristallisatie van cannabinoïden met sonificatie
Kristallisatie is een noodzakelijke processtap om kristallijn CBD-isolaat te produceren. Ultrasone nanokristallisatie (sonokristallisatie) wordt veel gebruikt om kristallijne isolaten zoals CBD-isolaat te bereiden uit een oververzadigde oplossing. Door krachtige ultrasone frequentiegolven bevordert intense agitatie de vorming van ongerepte CBD-kristallen. Ultrasone kristallisatie is een nauwkeurig controleerbare, zeer efficiënte en snelle methode voor de productie van kristallijn CBD-isolaat.
Ultrasone CBD-kristallisatie
Kristallisatie van CBD-isolaat is een precipitatieproces waarbij CBD vaste stoffen vormt in een oplosmiddel. Om CBD te kristalliseren moet de vaste stof (d.w.z. gedestilleerde CBD-olie) worden opgelost in een oplosmiddel dat een oververzadigde oplossing vormt. Ultrasone golven fungeren als een externe stimulus die de vorming van kristalzaadjes (nucleatie) initieert en de kristalgroei helpt bevorderen en controleren.
Typisch gebruikte oplosmiddelen: pentaan of heptaan.
Hoe bevordert ultrasoon CBD-kristallisatie?
Ultrasoon roeren is een zeer efficiënte agitatiemethode die een homogene oververzadigde oplossing van het CBD-extract in een oplosmiddel produceert. Tijdens het intense ultrasone roeren van de oververzadigde oplossing kunnen zich kristalzaadjes vormen die vervolgens fungeren als groeipunten voor de CDB-kristallen. Ultrasone roering intensiveert de massaoverdracht tussen de initiële kristalzaadjes en de oververzadigde oplossing, zodat de kristallen snel en gelijkmatig groeien. Dit betekent dat sonicatie een zeer efficiënte techniek is om de productie van CBD-kristallen te bevorderen en te controleren.
Reactor met ultrasoonapparaat UIP2000hdT voor sonokristallisatie van cannabinoïden
Wat onderzoek zegt
"Wanneer ultrasoon geluid wordt toegepast op een oplossing voor kristallisatie, kan het de eigenschappen van de kristallijne producten aanzienlijk beïnvloeden. Ultrasone bestraling verkort de inductietijd en de metastabiele zone en verhoogt de nucleatiesnelheid. Door deze effecten levert het over het algemeen kleinere kristallen op met een kleinere grootteverdeling in vergelijking met conventionele kristallisatie. Ook kan ultrasone bestraling fragmentatie van bestaande kristallen veroorzaken, wat wordt veroorzaakt door kristalbotsingen of sonofragmentatie." [Kim en Suslick, 2018]
Roerkristallisatie van cannabinoïden
Ultrasone kristallisatie (ook bekend als sonokristallisatie) is een vorm van gecontroleerde geroerde kristallisatie, die conventionele precipitatietechnieken overtreft door snelle kristalvorming als gevolg van intense ultrasone agitatie. Het ultrasone roeren en mengen introduceert hoge kinetische krachten in het mengsel van CBD-extract en oplosmiddel. Hierdoor wordt een oververzadigde oplossing geproduceerd waarin vervolgens ultrasone agitatie de massaoverdracht bevordert die de kristallisatiesnelheid versnelt. Ultrasone kristallisatie is een snel proces dat nauwkeurig gecontroleerd kan worden. Dit zorgt voor de groei van een uniforme kristalgrootte en een continu hoge productkwaliteit. Ultrasone kristallisatie maakt het mogelijk om de sonicatieparameters aan te passen voor de kristallisatie van uniforme kristallen van micron- of nanogrootte. Groei kristallen op maat door toepassing van vastgestelde procesparameters. Door de toepassing van sonokristallisatie wordt het mogelijk om kristallen van nanogrootte te precipiteren, die een superieure biologische beschikbaarheid bieden en door klanten gewaardeerd worden om hun hogere efficiëntie en uitgesproken voordelen voor de gezondheid. De exacte controle over de sonokristallisatieparameters zorgt voor herhaalbare/reproduceerbare resultaten. Bovendien kan ultrasone kristallisatie van cannabinoïden volledig lineair worden geschaald naar elk productievolume. Omdat ultrasone kristallisatie resulteert in CBD-isolaat van hoge kwaliteit, worden downstreamprocessen zoals zuivering tot een minimum beperkt.
De UP200St kan worden geïntegreerd in geroerde chemische reactoren om de kristallisatie te versnellen en te verbeteren.
- Roerkristallisatie
- Co-kristallisatie
- Anti-oplosmiddel kristallisatie
- Afkoeling kristallisatie
- Smeltkristallisatie
- Reactieve kristallisatie / neerslag
Ultrasone kristallisatoren voor de productie van CBD-isolaat
Hielscher Ultrasonics is uw ervaren partner voor hoogwaardige ultrasone kristallisatieprocessen. Hielscher Ultrasonics levert een breed assortiment ultrasone kristallisatieapparatuur voor batch- en continue inline verwerking. De apparatuur van Hielscher Ultrasonics is wereldwijd geïnstalleerd in voedsel- en farmaceutische verwerkingsfaciliteiten en voldoet aan de hoogste kwaliteitsnormen. Hielscher ultrasone kristallisatiesystemen zijn geschikt voor processtandaardisatie, continue hoge productkwaliteit en Good Manufacturing Practices (GMP) en zijn in lijn met uw doelstellingen voor superieure productienormen.
- Micro- en nanokristallen (instelbaar)
- hoog rendement
- Nauwkeurig gecontroleerde kristalgroei
- Uniforme kristalgroei
- Ongerepte vorm
- Enkelvoudig proces / proces met één pan
- Herhaalbaar, reproduceerbaar resultaat
- eenvoudig en veilig te bedienen
Hoge amplitudes voor Sonokristallisatie
Sonificatie met ultrasone golven met een hoge amplitude verminderde de inductietijd meer dan sonificatie met golven met een lage amplitude. [Kim en Suslick, 2018] Ultrasoon geluid met een hoog vermogen en een hoge amplitude genereert consistent intense microturbulenties, schuifkrachten en agitatie. Deze micro- en macrobewegingen in de oververzadigde slurry resulteren in een verbeterde massaoverdracht en daaropvolgende verhoogde kristallisatiesnelheden. Hielscher Ultrasoon’ Industriële ultrasone processors kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar.
Alle apparatuur is gebouwd voor 24/7/365 gebruik onder volledige belasting en de robuustheid en betrouwbaarheid maken het tot het werkpaard in uw sono-kristallisatieproces. Dit maakt de ultrasoonapparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar werkinstrument dat voldoet aan uw eisen voor sonokristallisatie.
Nauwkeurig regelbare amplitudes voor superieure kristallisatie
Alle Hielscher ultrasoonprocessoren zijn nauwkeurig regelbare en daardoor betrouwbare werkpaarden in R&D en productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van sonokristallisatie beïnvloeden. Alle Hielscher ultrasone producten’ processors kunnen de amplitude nauwkeurig worden ingesteld. De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit leveren voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software geven je de mogelijkheid om de sono-kristallisatiereactie nauwkeurig te beïnvloeden. Tijdens elke sonicatierun worden alle ultrasone parameters automatisch opgeslagen op een ingebouwde SD-kaart, zodat elke run kan worden geëvalueerd en gecontroleerd. Optimale sonicatie voor de meest efficiënte sono-kristallisatie!
Temperatuurgestuurde Sonicatie
Voor kristallisatieprocessen van cannabinoïden is de temperatuur een cruciale procesparameter die het resultaat en de kwaliteit van CBD-kristallen beïnvloedt. Hielscher sono-crsytallisatierators zijn uitgerust met een koelmantel om de procestemperatuur binnen bereik te houden. Bovendien zijn onze sono-crsytallisatiesystemen voorzien van intelligente software die de procestemperatuur bewaakt via een insteekbare temperatuursensor. In het gebruiksvriendelijke menu kan de gebruiker een boven- en ondergrens voor de temperatuur instellen. Zodra de procestemperatuur het ingestelde temperatuurbereik overschrijdt, pauzeert de ultrasoonmachine totdat de temperatuur weer binnen de vooraf ingestelde ∆T ligt. Zo hebt u nauwkeurige controle over de belangrijke proceskristallisatieparameter "temperatuur".
De MultiPhaseCavitator voor uniforme kristallen
De MultiPhaseCavitator MPC48 is een uniek flowcelinzetstuk met 48 canules om de tweede fase (d.w.z. het CBD-distillaat) rechtstreeks in de cavitatie hotspot te injecteren. Hierdoor vormt een zeer uniform mengsel van CBD-distillaat en oplosmiddel de oververzadigde oplossing, waarin de kernen van de CBD-kristallen zich zullen vormen. De blootstelling in de ultrasone reactor zorgt voor nauwkeurig controleerbare nucleatie en kristalgroei. De MultiPhaseCavitator maakt kristallisatieprocessen zeer efficiënt en maakt dankzij de nauwkeurige controle standaardisatie van het proces mogelijk. Een sterk gestandaardiseerd productieproces maakt deel uit van Good Manufacturing Practices (GMP) en helpt om continu producten van de hoogste kwaliteit te produceren.
Ultrasone reactor met MultiPhaseCavitator voor verbeterde sonokristallisatie
Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland
Als familiebedrijf geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasoonprocessoren. Alle ultrasoonapparaten worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maken het tot een werkpaard in uw productie. 24/7 werking onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijke eigenschap van Hielscher's hoogwaardige ultrasoonsondes en reactoren.
Neem nu contact met ons op en vertel ons wat je nodig hebt voor sono-kristallisatie! Wij zullen u de meest geschikte ultrasone kristallisator en reactoropstelling aanbevelen!
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur / Referenties
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Wetenswaardigheden
Pentaan als oplosmiddel
n-Pentaan (CAS-nr. 109-6-0) is een koolwaterstofoplosmiddel dat gewoonlijk wordt gebruikt voor de kristallisatie van cannabinoïden zoals CBD.
"n-pentaan was niet acuut toxisch bij orale toediening of inademing, het was niet irriterend voor huid of ogen en veroorzaakte geen huidsensibilisatie. Het vertoonde geen cumulatieve toxiciteit bij niveaus tot 20000 mg m(-3), wat ongeveer de helft is van de onderste explosiegrens en het hoogste niveau dat veilig geacht wordt om te testen. Het induceerde geen ontwikkelingstoxiciteit en was niet mutageen. Op basis van deze en andere bestaande informatie wordt geconcludeerd dat n-pentaan niet hoeft te worden ingedeeld voor mogelijk toxische gevaren (zoals gedefinieerd in bijlage VI van de EU-richtlijn gevaarlijke stoffen van 1993), hoewel de fysische eigenschappen erop wijzen dat het passend zou zijn om te waarschuwen voor het risico van inademing. Verder is er geen reden om de huidige aanbevelingen voor beroepsmatige blootstelling te verlagen. Tot slot, hoewel er enkele veiligheidsproblemen zijn met betrekking tot de ontvlambaarheid van n-pentaan, wijst de afwezigheid van aantoonbare toxiciteit bij hoge behandelingsniveaus erop dat het risico van schadelijke gezondheidseffecten voor alle bevolkingsgroepen minimaal is." (McKee et al. 1998). (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.