Snelle en eenvoudige ultrasone cannabisextractie
Extraheer cannabinoïden, terpenen en andere waardevolle cannabisbestanddelen sneller met de ultrasone extractiesystemen van Hielscher. Krachtige ultrasone trillingen versterken de massaoverdracht, breken plantencellen open en zorgen ervoor dat de werkzame stoffen efficiënt vrijkomen in het door u gekozen oplosmiddel – van ethanol en eetbare oliën tot gespecialiseerde extractiemiddelen.
Ultrasone apparatuur voor cannabisextractie voor een hogere opbrengst en snellere verwerking
Of u nu een laboratoriumprotocol ontwikkelt, een proefproces valideert of opschaalt naar industriële productie: met de ultrasone apparaten van Hielscher hebt u nauwkeurige controle over de amplitude, temperatuur, druk, verblijftijd en oplosmiddelomstandigheden. Dit maakt ultrasone extractie een betrouwbare keuze voor reproduceerbare cannabis- en hennepextracten, met korte verwerkingstijden en een schaalbare doorvoercapaciteit.
Waarom verwerkers kiezen voor ultrasone extractie van Hielscher:
- Snellere extractie van cannabinoïden en terpenen
- Hoge extractie-efficiëntie en reproduceerbare productkwaliteit
- Milde, niet-thermische verwerking voor warmtegevoelige verbindingen
- Geschikt voor gangbare extractiemiddelen, waaronder ethanol en drageroliën
- Eenvoudige opschaling van laboratoriumproeven naar volledige industriële productie
- Procesadvies, haalbaarheidsonderzoek en installatieondersteuning door de technici van Hielscher
Geef ons uw grondstof, oplosmiddel, batchgrootte of doorstroomsnelheid en het gewenste extract door. Wij zullen u dan een geschikte ultrasone opstelling en procesparameters voor uw toepassing aanbevelen.
Sonicator UP400ST voor de extractie van cannabis
| Methode | Uitdagingen en zorgen | Voordelen van ultrasone extractie |
|---|---|---|
| maceratie | Lange verwerkingstijd | Snellere stofoverdracht en kortere extractietijd |
| Soxhlet | Blootstelling aan hitte en de vraag naar oplosmiddelen | Mildere extractie bij lagere temperatuur |
| superkritisch CO2 | Kapitaalkosten en doorvoercapaciteit | Kan worden gecombineerd of achteraf worden ingebouwd om de afzuiging te verbeteren |
| ethanolextractie | Opbrengst, snelheid, behoud van terpenen | Betere celdisruptie en reproduceerbare parameters |
Hielscher Ultrasone apparaten voor cannabisextractie – Wetenschappelijk bewezen efficiëntie!
Casiraghi en collega's van de Italiaanse universiteit van Milaan vergeleken drie cannabisextractiemethoden: ultrasone extractie, Soxhlet extractie en maceratie.
Het onderzoek had als doel om de effectiviteit van ultrasone extractie voor de extractie van cannabinoïden uit cannabis sativa te onderzoeken en te vergelijken met andere extractiemethoden, zoals Soxhlet extractie en maceratie.
De onderzoekers gebruikten de Hielscher ultrasone processor UP200Ht (zie afbeelding links) voor het extractieproces en ontdekten dat de ultrasone extractiemethode effectiever was in het extraheren van cannabinoïden dan de andere twee methoden. Ultrasone extractie was ook sneller, efficiënter en minder arbeidsintensief dan de andere methoden.
De extractie werd uitgevoerd met olijfolie als oplosmiddel. Het plantenmateriaal werd aan het oplosmiddel toegevoegd en gedurende 10 minuten bij 60% amplitude met de ultrasoon UP200Ht gesoneerd.
Na de sonicatiestap werd het extract gefilterd en het oplosmiddel verdampt onder verminderde druk om een geconcentreerd extract te verkrijgen. Het extract werd vervolgens geanalyseerd op cannabinoïden met behulp van hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC).
Over het geheel genomen toonden de resultaten van dit onderzoek aan dat ultrasone extractie van de cannabinoïden CBD en THC in olijfolie een effectieve methode is voor het extraheren van cannabinoïden uit Cannabis sativa plantmateriaal, met een hoge opbrengst en zuiverheid.
Een van de voordelen van ultrasone extractie met behulp van de UP200Ht is dat het een hogere opbrengst aan cannabinoïden kan produceren in een kortere tijd dan traditionele extractiemethoden. De onderzoekers merkten ook op dat ultrasone extractie een milieuvriendelijkere methode is in vergelijking met andere extractiemethoden, omdat er minder oplosmiddel en energie nodig is. Bovendien kan ultrasone extractie gemakkelijk worden opgeschaald voor industriële productie, waardoor het een veelbelovende methode is voor grootschalige productie van CBD-extracten.
Concluderend suggereert het onderzoek dat ultrasone extractie met de UP200Ht een veelbelovende methode is voor de extractie van cannabinoïden uit cannabis sativa voor medicinale doeleinden.
Ultrasone extractie is een zeer efficiënte methode om cannabinoïden zoals CBD en THC te extraheren. Olijfolie werd gebruikt als oplosmiddel en de ultrasone extractie werd uitgevoerd met de UP200ST.
(foto en studie: © Casiraghi et al., 2022)
Industriële sonicator UIP2000hdT met roerwerk in een vat voor grootschalige cannabisextractie
Sonificatie- en extractieomstandigheden
Met de ultrasone extractieapparaten van Hielscher hebt u volledige controle over alle relevante procesparameters, waaronder amplitude, ultrasone behandeltijd, druk, temperatuur, doorstroomsnelheid en de samenstelling van het oplosmiddel. Hierdoor kunt u het extractieproces optimaliseren op het gebied van opbrengst, extractieprofiel, doorvoercapaciteit en vereisten voor de verdere verwerking.
Sonificeerproces van cannabis
De ultrasone extractie is gebaseerd op herhalende hogedruk- en lagedrukcycli. Deze afwisselende hogedruk- en lagedrukcycli van 20.000 keer per seconde sonicatie creëren intense schuifkrachten en vloeistofstralen. Deze extreme druk overwint de selectiviteit van het membraan, perforeert en breekt de celwand en resulteert in een hoge massaoverdracht tussen de binnenste cel en het omringende oplosmiddel. Door ultrasone extractie kunnen hogere opbrengsten en kortere extractieduur worden gerealiseerd. Omdat ultrasone extractie een reproduceerbaar proces is, kunnen de extractieresultaten worden herhaald voor een gestandaardiseerde extractkwaliteit.
Hielscher's ultrasone extractors geven u volledige controle over de belangrijke extractieparameters. Door de amplitude, duur, druk en vloeistofsamenstelling aan te passen, kan de output van het extractieproces nauwkeurig worden geregeld en gereproduceerd.
Oplosmiddelen voor cannabisextractie
Ultrasone extractie is geschikt voor alle gangbare oplosmiddelen, waardoor u het oplosmiddel van uw keuze kunt gebruiken, zoals water, oplosmiddelen en oliën (bijv. H₂O, CO₂, ethanol, methanol, butaan, propaan, olijfolie, kokosolie enz.).
Veelgebruikte oplosmiddelen en extractiemiddelen zijn onder meer:
Voor producten voor oraal gebruik wordt vaak de voorkeur gegeven aan oplosmiddelen en drageroliën van voedingskwaliteit. Voor analytische tests en kwaliteitscontrole kunnen laboratoriumoplosmiddelen worden gebruikt. Voor de industriële extractie van cannabinoïden zijn processen op basis van ethanol en CO₂ gangbare keuzes. Ultrasone behandeling kan de massaoverdracht in veel van deze oplosmiddelsystemen verbeteren en kan daardoor helpen de extractietijd te verkorten, de extractie-efficiëntie te verbeteren of de standaardisatie van het proces te ondersteunen.
Extractie temperatuur
Bij veel botanische extractieprocessen wordt een effectieve ultrasone extractie bereikt bij procestemperaturen tussen 0 °C en 60 °C. Lagere temperaturen kunnen helpen om vluchtige aroma-stoffen en temperatuurgevoelige ingrediënten te behouden, terwijl gematigde temperaturen de oplosbaarheid en de extractiesnelheid kunnen verbeteren. De ideale temperatuur hangt af van het oplosmiddel, de biomassa, de doelverbindingen en de specificaties van het eindproduct.
De ultrasone systemen van Hielscher kunnen worden geïntegreerd met koelmantels, warmtewisselaars en temperatuurgeregelde reactoren om het extractieproces binnen het gewenste temperatuurbereik te houden.
Gecombineerde extractiemethoden – Synergieën
Het achteraf inbouwen van een ultrasoonapparaat in een bestaande cannabisextractiefaciliteit kan helpen om de extractieprestaties te verbeteren, de doorvoercapaciteit te vergroten, de extractietijd te verkorten of het proces beter reproduceerbaar te maken.
De ultrasone extractie kan eenvoudig worden gecombineerd met druk, hitte, superkritische extractiecondities of Soxhlet extractor om de resultaten te verbeteren en/of de extractieopstelling aan te passen aan specifieke eisen. Het achteraf inbouwen van een ultrasoonapparaat in een bestaande cannabisextractiefaciliteit is met name interessant als een bestaande extractiemethode niet de gewenste prestaties en output levert.
Bestaande extractiemachines kunnen eenvoudig worden uitgebreid door een ultrasone extractor te installeren. Wij helpen u graag bij de procesanalyse, de keuze van de apparatuur, installatieconcepten en de integratie in uw bestaande productielijnen.
Lees meer over ultrasoon verbeterde superkritische CO2-extractie!
Toepassingsgebieden voor ultrasone cannabisextractie
Dankzij nauwkeurige procescontrole en lineaire schaalbaarheid kunnen extractieparameters worden overgedragen van laboratoriumproeven naar proefproductie en productie op volledige schaal. Hierdoor kunnen verwerkers een betrouwbare extractiemethode ontwikkelen, deze op kleinere schaal valideren en met vertrouwen opschalen.
Cannabinoïden, terpenen en andere actieve ingrediënten van de cannabisplant worden geëxtraheerd voor verschillende doeleinden. Ultrasone extractie is een vertrouwde methode om extracten van de cannabisplant te verkrijgen voor
- medische/farmaceutische productie
- recreatieve cannabisproducten
- nutraceutische en voedselproductie
- vóór downstreamverwerking, bijv. nano-emulgering
- testen op werkzaamheid van drugs
- forensisch/chemische analyse
Ultrasone afzuigers – Voor kleine en grote schaal
Hielscher Ultrasonics is uw partner voor hoogwaardige ultrasone extractieapparatuur. Of je nu kleinere batches CBD-extracten van hoge kwaliteit wilt produceren voor je boetiekmerk of grote hoeveelheden hennep of marihuana op industriële schaal wilt verwerken – Hielscher Ultrasonics heeft de ideale ultrasone extractieapparatuur voor u!
Lineaire schaalbaarheid en nauwkeurige procesbesturing zorgen voor betrouwbare resultaten op elk niveau. Lees meer over het opschalen van ultrasone extractieprocessen!
Wij helpen u: onze adviesdiensten & Dienst voor procesoptimalisatie
Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring met ultrasone processen en een diepgaand begrip van ultrasone extractieprocessen. Wij helpen u met aanbevelingen voor de meest geschikte ultrasoon voor uw proces en leren u hoe u onze apparaten het meest efficiënt kunt gebruiken. Onze ingenieurs zijn wereldwijd beschikbaar voor installatieservice.
In ons volledig uitgeruste ultrasone proceslaboratorium in Duitsland kan ons team van procesingenieurs en chemici uw proces voor u of samen met u ontwikkelen en optimaliseren.
- korte extractietijd
- hoog extractiesnelheid
- Volledigere extractie
- milde, niet-thermische behandeling
- eenvoudige integratie en veilige werking
- geen gevaarlijke/toxische chemicaliën, geen onzuiverheden
- lage prijs
- energiezuinig
- groene extractie: milieuvriendelijk
Wat is ultrasone cannabisextractie?
Ultrasone cannabisextractie is een extractiemethode waarbij gebruik wordt gemaakt van krachtige ultrasone golven om cannabinoïden, terpenen en andere bioactieve stoffen uit cannabis- of hennepmateriaal vrij te maken. Door ultrasone cavitatie ontstaan er sterke schuifkrachten in de vloeistof, waardoor de plantencellen worden afgebroken en de massaoverdracht tussen het plantmateriaal en het oplosmiddel wordt verbeterd.
Hoe draagt echografie bij aan een betere extractie van cannabinoïden?
Ultrasoon geluid verbetert de extractie van cannabinoïden door celwanden te breken, de penetratie van het oplosmiddel te vergroten en de afgifte van stoffen uit de plantmatrix te versnellen. Dit kan de extractietijd verkorten en de extractie-efficiëntie verbeteren in vergelijking met trage, passieve methoden zoals maceratie.
Welke cannabinoïden kunnen met ultrasone extractie worden gewonnen?
Ultrasone extractie kan worden gebruikt om cannabinoïden zoals CBD, THC, THCA, CBDA, CBG en andere stoffen uit cannabis- of hennepbiomassa te extraheren. Het uiteindelijke cannabinoïdenprofiel hangt af van het plantmateriaal, het oplosmiddel, de temperatuur, de extractietijd en de omstandigheden tijdens de verdere verwerking.
Kunnen terpenen bij ultrasone extractie behouden blijven?
Ja, ultrasone extractie kan bij lage en gecontroleerde temperaturen worden uitgevoerd, wat handig is bij de verwerking van warmtegevoelige verbindingen zoals terpenen. Dankzij temperatuurregeling, korte extractietijden en de keuze van geschikte oplosmiddelen blijven vluchtige en gevoelige extractcomponenten beter behouden.
Welke oplosmiddelen kunnen worden gebruikt voor de extractie van cannabis met behulp van ultrasone trillingen?
Ultrasone cannabisextractie is geschikt voor tal van gangbare extractiemiddelen, waaronder ethanol, mengsels van water en ethanol, eetbare oliën zoals olijfolie of kokosolie, en andere procesgebonden oplosmiddelen. Welk oplosmiddel het meest geschikt is, hangt af van het beoogde eindproduct, de wettelijke voorschriften, de verdere verwerking en de beoogde verbindingen.
Is ultrasone extractie geschikt voor de extractie van cannabis met ethanol?
Ja, ethanol wordt vaak gebruikt bij de extractie van cannabis met behulp van ultrasone trillingen. Ultrasone trillingen kunnen de extractie met ethanol versterken door het contact tussen het oplosmiddel en het plantmateriaal te verbeteren, de extractietijd te verkorten en reproduceerbare procesomstandigheden te bevorderen.
Kan ultrasone cannabisextractie worden toegepast in combinatie met drageroliën?
Ja, cannabinoïden kunnen worden geëxtraheerd in drageroliën zoals olijfolie of kokosolie. Dit kan handig zijn voor formuleringen waarbij de olie direct als extractiemedium dient of als onderdeel van de uiteindelijke productformulering.
Is ultrasone cannabisextractie een thermisch proces?
Nee. Ultrasone extractie wordt beschouwd als een milde, niet-thermische extractiemethode. Hoewel de procestemperatuur nog steeds moet worden bewaakt en geregeld, is het extractie-effect voornamelijk mechanisch van aard: cavitatie, schuifkrachten, de afbraak van deeltjes en een verbeterde massaoverdracht.
Hoe lang duurt het om cannabis met behulp van ultrasone golven te extraheren?
De extractietijd is afhankelijk van het plantmateriaal, de deeltjesgrootte, het oplosmiddel, de temperatuur, de concentratie aan vaste stoffen, de ultrasone amplitude en de configuratie van de apparatuur. Bij veel toepassingen zorgt ultrasone behandeling ervoor dat de extractietijd aanzienlijk korter is dan bij conventionele maceratie.
Kan de extractie van cannabis met behulp van ultrasone golven worden opgeschaald naar industriële productie?
Ja. Ultrasone extractie kan worden opgeschaald van laboratoriumtests naar proef- en industriële productie. De ultrasone apparaten van Hielscher zijn geschikt voor proeven met kleine batches, procesontwikkeling en grootschalige continue verwerking.
Welke procesparameters zijn het belangrijkst bij de extractie van cannabis met behulp van ultrasone golven?
Belangrijke parameters zijn onder meer de ultrasone amplitude, de ultrasone bewerkingstijd, de temperatuur, de druk, het type oplosmiddel, de verhouding tussen oplosmiddel en biomassa, de deeltjesgrootte en de meng- of stromingsomstandigheden. Door deze parameters nauwkeurig te regelen, kan een reproduceerbare extractkwaliteit worden bereikt.
Kan ultrasone extractie worden toegevoegd aan een bestaande extractielijn voor cannabis?
Ja. Ultrasone apparaten kunnen vaak in bestaande extractiesystemen worden geïntegreerd om de massaoverdracht te verbeteren, de verwerkingstijd te verkorten of de extractie-efficiëntie te verhogen. Het beste integratieconcept hangt af van de huidige extractiemethode, de omgang met oplosmiddelen, de doorvoercapaciteit en de beschikbare procesruimte.
Welke Hielscher-ultrasone apparatuur is geschikt voor de extractie van cannabis?
De keuze voor de juiste ultrasone extractor hangt af van de gewenste batchgrootte, het debiet, het oplosmiddel, het plantmateriaal en het productiedoel. Kleinere apparaten zijn geschikt voor haalbaarheidstests en de ontwikkeling van protocollen op laboratoriumschaal, terwijl de industriële ultrasone extractoren uit de UIP-serie zijn ontworpen voor extractie op proef- en productieschaal.
Hoe kies ik de juiste opstelling voor ultrasone extractie?
Om de juiste opstelling te kiezen, moet u het type biomassa, de gewenste cannabinoïden of terpenen, het oplosmiddel, de batchgrootte of het continue debiet, de temperatuurgrenzen en de verdere verwerkingsstappen specificeren. Op basis van deze vereisten zal Hielscher een ultrasone processor, sonotrode, reactor en procesparameters aanbevelen.
Basisinformatie over ultrasone extractie
Krachtig ultrageluid is een bewezen methode voor efficiënte en betrouwbare extractie van actieve bestanddelen, waaronder kruiden/medicinale bestanddelen, olie, eiwitten en bioactieve stoffen (bijv. flavonen, polyfenolen, anthocyanine, aroma) uit plantaardige producten, kruiden, bloemen en zaden.
Voor ultrasone extractie worden krachtige ultrasone golven gekoppeld aan het plant-vloeistofmengsel, zodat akoestische cavitatie optreedt. Akoestische cavitatie wordt beschreven als de ultrasonisch veroorzaakte vorming, groei en implosieve instorting van bellen in vloeistoffen.
“Tijdens cavitatie veroorzaakt het uiteenspatten van bellen een intense plaatselijke verhitting en hoge druk, met een zeer korte levensduur. In wolken van caviterende bellen hebben deze hot-spots equivalente temperaturen van ongeveer 5000 K, drukken van ongeveer 1000 atmosfeer en opwarm- en afkoelsnelheden van meer dan 1010 K/s. In een enkele cavitatiebel kunnen de omstandigheden nog extremer zijn. Cavitatie kan dus extreme fysische en chemische omstandigheden creëren in anders koude vloeistoffen. Als vloeistoffen die vaste stoffen bevatten worden bestraald met ultrageluid, kunnen verwante fenomenen optreden. In de buurt van een uitgestrekt vast oppervlak wordt de cavitatie niet-sferisch, waardoor hogesnelheidsstralen vloeistof het vaste oppervlak binnendringen. Deze stralen en bijbehorende schokgolven kunnen aanzienlijke oppervlakteschade veroorzaken en verse, sterk verhitte oppervlakken blootleggen. Daarnaast zullen botsingen tussen deeltjes met hoge snelheid optreden tijdens ultrasone bestraling van vloeistof-poedersuspensies door cavitatie en de schokgolven die hierdoor in dergelijke slurries ontstaan. De resulterende botsingen kunnen dramatische veranderingen teweegbrengen in oppervlaktemorfologie, samenstelling en reactiviteit.” [Suslick 2001: 2f.]
Deze intense omstandigheden van ultrasone cavitatie hebben verschillende effecten op plantaardig materiaal en hun extraheerbaarheid:
- overwinnen van celmembraanselectiviteit
- verhoogde massaoverdracht tussen celinhoud en omringend oplosmiddel
- celbreuk
- vrijkomen van intracellulair materiaal
Hierdoor is sonicatie een zeer effectieve extractiemethode. Door de intense mechanische krachten kunnen vaak groene en milde oplosmiddelen worden gebruikt, zoals water, ethanol enz.
Ultrasone extractie verkort de extractietijd en maakt een lager en/of milder gebruik van oplosmiddelen mogelijk. Dit betekent dat ultrasone extractie tot hogere extractiesnelheden leidt en gezondere extracten produceert. Dit komt door de kenmerken van de werking bij lage temperatuur, zowel om warmteverlies door temperatuurfactoren te beperken, maar ook om verdamping van stoffen door het lage kookpunt te voorkomen en ook om biologisch actieve stoffen te behouden.
Een ander voordeel van ultrasone extractie is het eenvoudige en veilige gebruik en de nauwkeurig controleerbare toepassing. Als een niet-thermische extractiemethode kan sonicatie worden uitgevoerd bij lage temperaturen zodat de afbraak van hittegevoelige, hitte-labiele stoffen wordt vermeden.
Literatuur/referenties
- 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.
Ultrasone verwerking: Hielscher ondersteunt u van haalbaarheid en optimalisatie tot commerciële productie!
SonoStation: Mobiel turnkey systeem voor ultrasone verwerking – bestaande uit ultrasone dispergeerders, pomp, roerder en tank