Kristallisatie van cannabinoïden met sonicatie
Kristallisatie is een noodzakelijke processtap om kristallijn CBD-isolaat te produceren. Ultrasone nanokristallisatie (sonokristallisatie) wordt veel toegepast om kristallijne isolaten zoals CBD-isolaat uit een oververzadigde oplossing te bereiden. Met krachtige ultrasone golven bevordert intensieve agitatie de vorming van onberispelijke CBD-kristallen. Ultrasone kristallisatie is een nauwkeurig regelbare, zeer efficiënte en snelle methode voor de productie van kristallijn CDB-isolaat.
Ultrasone kristallisatie van CBD
Kristallisatie van CBD-isolaat is een precipitatieproces waarbij vaste CBD-deeltjes in een oplosmiddel ontstaan. Om CBD te kristalliseren, moet de op te lossen stof (d.w.z. gedestilleerde CBD-olie) in een oplosmiddel worden opgelost, zodat een oververzadigde oplossing ontstaat. Ultrasone golven werken als een externe prikkel die de vorming van kristalkiemen (nucleatie) initieert en de kristalgroei helpt bevorderen en regelen.
Veelgebruikte oplosmiddelen: pentaan of heptaan.
Hoe bevordert sonicatie de kristallisatie van CBD?
Sonicatie is een zeer efficiënte agitatiemethode die een homogene, oververzadigde oplossing van het CBD-extract in een oplosmiddel oplevert. Tijdens het intensieve ultrasone roeren van de oververzadigde oplossing kunnen kristalkiemen ontstaan die vervolgens als groeipunten voor de CDB-kristallen dienen. Ultrasone agitatie versterkt de massaoverdracht tussen de eerste kristalkiemen 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 regelen.
Reactor met sonicator UIP2000hdT voor sonokristallisatie van cannabinoïden
Wat onderzoek aantoont
“Wanneer ultrageluid op een oplossing wordt toegepast voor kristallisatie, kan het de eigenschappen van de kristallijne producten aanzienlijk beïnvloeden. Ultrasone bestraling verkort de inductietijd, verkleint de metastabiele zone en verhoogt de nucleatiesnelheid. Door deze effecten levert zij doorgaans kleinere kristallen met een smallere grootteverdeling op dan conventionele kristallisatie. Ultrasone bestraling kan ook fragmentatie van bestaande kristallen veroorzaken door botsingen tussen kristallen of door sonofragmentatie.” [Kim and Suslick, 2018]
Kristallisatie van cannabinoïden onder roeren
Ultrasone kristallisatie (ook bekend als sonokristallisatie) is een vorm van gecontroleerde kristallisatie onder roeren die conventionele precipitatietechnieken overtreft door de snelle kristalvorming als gevolg van intensieve ultrasone agitatie. Het ultrasone roeren en mengen brengt hoge kinetische krachten in het mengsel van CBD-extract en oplosmiddel. Daardoor ontstaat een oververzadigde oplossing waarin ultrasone agitatie vervolgens de massaoverdracht bevordert, waardoor de kristallisatiesnelheid toeneemt. Ultrasone kristallisatie is een snel proces dat nauwkeurig kan worden geregeld. Dit maakt de groei van kristallen met een uniforme grootte en een voortdurend hoge productkwaliteitsstandaard mogelijk. Door de sonicatieparameters aan te passen, maakt ultrasone kristallisatie de kristallisatie van uniforme kristallen op micro- of nanoschaal mogelijk. Laat kristallen tot de gewenste grootte groeien door vastgestelde procesparameters toe te passen. Door sonokristallisatie toe te passen, wordt het mogelijk kristallen op nanoschaal te laten precipiteren die een superieure biologische beschikbaarheid bieden en door klanten worden gewaardeerd vanwege hun hogere efficiëntie en uitgesproken gezondheidsvoordelen. De nauwkeurige regeling van de sonokristallisatieparameters levert herhaalbare/reproduceerbare resultaten op. Bovendien kan ultrasone kristallisatie van cannabinoïden volledig lineair worden opgeschaald naar elk productievolume. Omdat ultrasone kristallisatie hoogwaardig CBD-isolaat oplevert, worden vervolgprocessen zoals zuivering tot een minimum beperkt.
De UP200St kan in geroerde chemische reactoren worden geïntegreerd om de kristallisatie te versnellen en te verbeteren.
- Kristallisatie onder roeren
- Co-kristallisatie
- Antisolventkristallisatie
- Koelkristallisatie
- Smeltkristallisatie
- Reactieve kristallisatie / precipitatie
Ultrasone kristallisatoren voor de productie van CBD-isolaat
Hielscher Ultrasonics is uw partner met jarenlange ervaring in ultrasone kristallisatieprocessen met hoge prestaties. Hielscher Ultrasonics levert een breed assortiment ultrasone kristallisatieapparatuur voor batchverwerking en continue inlineverwerking. De apparatuur van Hielscher Ultrasonics is wereldwijd geïnstalleerd in verwerkingsfaciliteiten voor voedingsmiddelen en farmaceutische producten en voldoet aan de hoogste kwaliteitsnormen. De ultrasone kristallisatiesystemen van Hielscher zijn geschikt voor processtandaardisatie, een voortdurend hoge productkwaliteit en goede productiepraktijken (GMP) en sluiten aan bij uw doelstellingen voor superieure productienormen.
- Kristallen op micro- en nanoschaal (instelbaar)
- Hoge efficiëntie
- Nauwkeurig geregelde kristalgroei
- Uniforme kristalgroei
- Onberispelijke vorm
- Proces met één doorgang / in één vat
- Herhaalbaar, reproduceerbaar resultaat
- Eenvoudig en veilig te bedienen
Hoge amplitudes voor sonokristallisatie
Sonicatie met ultrasone golven met een hoge amplitude verkortte de inductietijd sterker dan sonicatie met golven met een lage amplitude. [Kim and Suslick, 2018] Krachtige sonicatie bij hoge amplitudes genereert consistent intense microturbulentie, afschuifkrachten en agitatie. Deze micro- en macrobewegingen in de oververzadigde suspensie leiden tot verbeterde massaoverdracht en vervolgens tot hogere kristallisatiesnelheden. De industriële ultrasone processoren van Hielscher Ultrasonics kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen probleemloos continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar.
Alle apparatuur is gebouwd voor 24/7/365-gebruik onder volledige belasting en vormt dankzij haar robuustheid en betrouwbaarheid het werkpaard in uw sonokristallisatieproces. Dit maakt de ultrasone apparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar hulpmiddel dat aan uw eisen voor sonokristallisatie voldoet.
Nauwkeurig regelbare amplitudes voor superieure kristallisatie
Alle ultrasone processoren van Hielscher zijn nauwkeurig regelbaar 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. Bij alle processoren van Hielscher Ultrasonics kan de amplitude nauwkeurig worden ingesteld. De industriële ultrasone processoren van Hielscher kunnen zeer hoge amplitudes leveren en bieden de vereiste ultrasone intensiteit voor veeleisende toepassingen. Amplitudes tot 200µm kunnen probleemloos continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software bieden u de mogelijkheid om de sonokristallisatiereactie nauwkeurig te beïnvloeden. Tijdens elke sonicatie worden alle ultrasone parameters automatisch op een ingebouwde SD-kaart vastgelegd, zodat elke bewerking kan worden geëvalueerd en gecontroleerd. Optimale sonicatie voor de meest efficiënte sonokristallisatie!
Sonicatie met temperatuurregeling
Voor kristallisatieprocessen van cannabinoïden is temperatuur een cruciale procesparameter die het resultaat en de kwaliteit van CBD-kristallen beïnvloedt. De sonokristallisatiereactoren van Hielscher zijn uitgerust met een koelmantel om de procestemperatuur binnen het bereik te houden. Bovendien beschikken onze sonokristallisatiesystemen over intelligente software die de procestemperatuur via een aansluitbare temperatuursensor bewaakt. In het gebruiksvriendelijke menu kan de gebruiker een bovenste en onderste temperatuurgrens instellen. Zodra de procestemperatuur het ingestelde temperatuurbereik overschrijdt, pauzeert de sonicator totdat de temperatuur weer binnen de vooraf ingestelde ∆T ligt. Dit geeft u nauwkeurige controle over de belangrijke kristallisatieprocesparameter “temperatuur”.
De MultiPhaseCavitator voor uniforme kristallen
De MultiPhaseCavitator MPC48 is een uniek inzetstuk voor een doorstroomcel met 48 canules om de tweede fase (d.w.z. het CBD-destillaat) rechtstreeks in de cavitatiehotspot te injecteren. Daardoor vormt een zeer uniform mengsel van CBD-destillaat en oplosmiddel de oververzadigde oplossing waarin de kiemen van de CBD-kristallen zullen ontstaan. De blootstelling in de ultrasone reactor maakt nauwkeurig regelbare nucleatie en kristalgroei mogelijk. De MultiPhaseCavitator maakt kristallisatieprocessen zeer efficiënt en maakt dankzij de nauwkeurige regeling processtandaardisatie mogelijk. Een sterk gestandaardiseerd productieproces maakt deel uit van goede productiepraktijken (GMP) en helpt om voortdurend producten van de hoogste kwaliteit te produceren.
Ultrasone reactor met MultiPhaseCavitator voor verbeterde sonokristallisatie
Hoogste kwaliteit – ontworpen en vervaardigd in Duitsland
Als familiebedrijf dat door de familie wordt geleid, geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasone processoren prioriteit. Alle sonicatoren worden ontworpen, vervaardigd en grondig getest op ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maken deze tot een werkpaard in uw productie. 24/7-bedrijf onder volledige belasting en in veeleisende omgevingen is een vanzelfsprekende eigenschap van de ultrasone sondes en reactoren met hoge prestaties van Hielscher.
Neem nu contact met ons op en vertel ons over uw eisen voor sonokristallisatie! Wij adviseren u de meest geschikte ultrasone kristallisator en reactorconfiguratie!
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
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 doorgaans wordt toegepast voor de kristallisatie van cannabinoïden zoals CBD.
“n-pentaan was niet acuut toxisch bij orale blootstelling of blootstelling via inhalatie, veroorzaakte geen huid- of oogirritatie en leidde niet tot huidsensibilisatie. Het vertoonde geen cumulatieve toxiciteit bij concentraties tot 20.000 mg m(-3), wat ongeveer de helft van de onderste explosiegrens is en de hoogste concentratie die als veilig werd beschouwd om te testen. Het veroorzaakte geen ontwikkelingstoxiciteit en was niet mutageen. Op basis van deze en andere bestaande informatie wordt geconcludeerd dat n-pentaan niet hoeft te worden geclassificeerd voor potentiële toxische gevaren (zoals gedefinieerd in bijlage VI van de EU-richtlijn inzake gevaarlijke stoffen, 1993), hoewel de fysische eigenschappen erop wijzen dat een waarschuwing voor het potentiële gevaar van aspiratie passend zou zijn. Verder is er geen reden om de huidige aanbevelingen voor beroepsmatige blootstelling te verlagen. Ten slotte zijn er weliswaar enkele veiligheidskwesties met betrekking tot de ontvlambaarheid van n-pentaan, maar wijst de afwezigheid van enige aantoonbare toxiciteit bij hoge blootstellingsniveaus erop dat het risico op nadelige gezondheidseffecten minimaal is voor alle bevolkingsgroepen.” (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics vervaardigt ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor mengtoepassingen, dispersie, emulgering en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.