Snelle en eenvoudige ultrasone cannabisextractie
Extraheer cannabinoïden, terpenen en andere waardevolle cannabisbestanddelen sneller met ultrasone extractiesystemen van Hielscher. Krachtig ultrageluid intensiveert de massaoverdracht, breekt plantencellen open en helpt actieve bestanddelen efficiënt vrij te maken in het door u gekozen oplosmiddel – van ethanol en eetbare oliën tot gespecialiseerde extractiemedia.
Apparatuur voor ultrasone cannabisextractie voor hogere opbrengsten en snellere verwerking
Of u nu een laboratoriumprotocol ontwikkelt, een pilotproces valideert of opschaalt naar industriële productie, de ultrasone sonicatoren van Hielscher bieden u nauwkeurige controle over amplitude, temperatuur, druk, verblijftijd en oplosmiddelcondities. Dit maakt ultrasone extractie een betrouwbare keuze voor reproduceerbare cannabis- en hennepextracten met korte verwerkingstijden en een schaalbare verwerkingscapaciteit.
Waarom verwerkers kiezen voor ultrasone extractie van Hielscher:
- Snellere extractie van cannabinoïden en terpenen
- Hoge extractie-efficiëntie en reproduceerbare productkwaliteit
- Milde, niet-thermische verwerking van warmtegevoelige bestanddelen
- Compatibel met gangbare extractieoplosmiddelen, waaronder ethanol en draagoliën
- Eenvoudige opschaling van laboratoriumproeven naar volledige industriële productie
- Procesadvies, haalbaarheidstests en installatieondersteuning door ingenieurs van Hielscher
Vertel ons welke grondstof, welk oplosmiddel, welke batchgrootte of welk debiet en welk beoogd extract u gebruikt. Wij adviseren een geschikte ultrasone opstelling en procesparameters voor uw toepassing.
Sonicator UP400St voor cannabisextractie
| Methode | Uitdagingen en aandachtspunten | Voordelen van ultrasone extractie |
|---|---|---|
| Maceratie | Lange verwerkingstijd | Snellere massaoverdracht en kortere extractie |
| Soxhlet | Blootstelling aan warmte en oplosmiddelbehoefte | Mildere extractie bij lagere temperaturen |
| Superkritisch CO₂ | Investeringskosten en beperkingen van de verwerkingscapaciteit | Kan worden gecombineerd of achteraf worden geïntegreerd om de extractie te verbeteren |
| Ethanolextractie | Opbrengst, snelheid, behoud van terpenen | Betere celontsluiting en reproduceerbare parameters |
Ultrasone sonicatoren van Hielscher voor cannabisextractie – wetenschappelijk bewezen efficiëntie!
Casiraghi en collega’s van de Italiaanse Universiteit van Milaan vergeleken drie methoden voor cannabisextractie: ultrasone extractie, Soxhlet-extractie en maceratie.
Het onderzoek had tot doel de effectiviteit van ultrasone extractie voor de extractie van cannabinoïden uit cannabis sativa te onderzoeken en deze te vergelijken met andere extractiemethoden, zoals Soxhlet-extractie en maceratie.
De onderzoekers gebruikten de ultrasone processor UP200Ht van Hielscher (zie afbeelding links) voor het extractieproces en ontdekten dat de ultrasoon ondersteunde 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 gesoniceerd met de ultrasone sonicator UP200Ht.
Na de sonicatiestap werd het extract gefilterd en werd het oplosmiddel onder verlaagde druk verdampt om een geconcentreerd extract te verkrijgen. Vervolgens werd het cannabinoïdengehalte van het extract geanalyseerd met hogeprestatievloeistofchromatografie (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 om cannabinoïden uit plantenmateriaal van Cannabis sativa te extraheren, met hoge opbrengsten en een hoge zuiverheid.
Een van de voordelen van ultrasone extractie met de UP200Ht is dat deze in kortere tijd hogere opbrengsten aan cannabinoïden kan opleveren dan traditionele extractiemethoden. De onderzoekers merkten ook op dat ultrasone extractie een milieuvriendelijkere methode was dan andere extractiemethoden, omdat deze minder oplosmiddel en energie vereist. Bovendien kan ultrasone extractie eenvoudig worden opgeschaald voor industriële productie, waardoor deze 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.
(afbeelding en onderzoek: © Casiraghi et al., 2022)
Industriële sonicator UIP2000hdT met roerwerk in een vat voor grootschalige cannabisextractie
Sonicatie- en extractiecondities
De ultrasone extractoren van Hielscher geven u volledige controle over alle relevante procesparameters, waaronder amplitude, sonicatietijd, druk, temperatuur, debiet en oplosmiddelsamenstelling. Hierdoor kunt u het extractieproces optimaliseren op opbrengst, extractprofiel, verwerkingscapaciteit en vereisten voor verdere verwerking.
Sonicatieproces van cannabis
Ultrasoon ondersteunde extractie is gebaseerd op zich herhalende cycli van hoge en lage druk. Deze afwisselende cycli van hoge en lage druk, die tijdens sonicatie 20.000 keer per seconde optreden, veroorzaken intense afschuifkrachten en vloeistofstralen. Deze extreme belasting overwint de selectiviteit van het membraan, doorboort en breekt de celwand en leidt tot een hoge massaoverdracht tussen de binnenkant van de cel en het omringende oplosmiddel. Met ultrasone extractie kunnen hogere opbrengsten en kortere extractietijden worden gerealiseerd. Omdat ultrasone extractie een reproduceerbaar proces is, kunnen de extractieresultaten worden herhaald voor een gestandaardiseerde extractkwaliteit.
De ultrasone extractoren van Hielscher geven u volledige controle over de belangrijke extractieparameters. Door 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 compatibel met alle gangbare oplosmiddelen, zodat u het oplosmiddel van uw keuze kunt gebruiken, zoals water, oplosmiddelen en oliën (bijv. H2O, CO2, ethanol, methanol, butaan, propaan, olijfolie, kokosolie enz.).
Gangbare oplosmiddelen en extractiemedia zijn onder meer:
Voor orale producten wordt vaak de voorkeur gegeven aan oplosmiddelen van levensmiddelenkwaliteit en draagoliën. Voor analytische tests en kwaliteitscontrole kunnen laboratoriumoplosmiddelen worden gebruikt. Voor industriële cannabinoïdenextractie zijn ethanol en processen op basis van 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 processtandaardisatie te ondersteunen.
Extractietemperatuur
Bij veel extractieprocessen van plantaardig materiaal wordt effectieve ultrasone extractie bereikt bij procestemperaturen tussen 0°C en 60°C. Lagere temperaturen kunnen helpen vluchtige aromastoffen en temperatuurgevoelige ingrediënten te behouden, terwijl gematigde temperaturen de oplosbaarheid en extractiesnelheid kunnen verbeteren. De ideale temperatuur hangt af van het oplosmiddel, de biomassa, de beoogde bestanddelen en de specificaties van het eindproduct.
De ultrasone systemen van Hielscher kunnen worden geïntegreerd met koelmantels, warmtewisselaars en reactoren met temperatuurregeling om het extractieproces binnen het gewenste temperatuurbereik te houden.
Gecombineerde extractiemethoden – synergieën
Het achteraf integreren van een ultrasone sonicator in een bestaande cannabisextractie-installatie kan helpen de extractieprestaties te verbeteren, de verwerkingscapaciteit te verhogen, de extractietijd te verkorten of het proces reproduceerbaarder te maken.
Ultrasone extractie kan eenvoudig worden gecombineerd met druk, warmte, superkritische extractiecondities of een Soxhlet-extractor om de resultaten te verbeteren en/of de extractieopstelling aan specifieke eisen aan te passen. Het achteraf integreren van een ultrasone sonicator in een bestaande cannabisextractie-installatie is vooral interessant als een bestaande extractiemethode niet de gewenste prestaties en output levert.
Bestaande extractiemachines kunnen eenvoudig worden verbeterd door een ultrasone extractor te integreren. Wij helpen u graag met procesevaluatie, apparatuurselectie, installatieconcepten en integratie in uw bestaande productielijnen.
Lees meer over ultrasoon verbeterde superkritische extractie met CO2!
Toepassingsgebieden voor ultrasone cannabisextractie
Nauwkeurige procesregeling en lineaire schaalbaarheid maken het mogelijk extractieparameters over te brengen van laboratoriumproeven naar pilotproductie 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 bestanddelen van de cannabisplant worden voor uiteenlopende doeleinden geëxtraheerd. Ultrasone extractie is een betrouwbare methode om extracten van de cannabisplant te verkrijgen voor
- medische/ farmaceutische productie
- recreatieve cannabisproducten
- productie van nutraceutica en voedingsmiddelen
- toepassingen voorafgaand aan verdere verwerking, bijv. nano-emulsificatie
- tests van de sterkte van drugs
- forensische/chemische analyse
Ultrasone extractoren – voor kleine en grote schaal
Hielscher Ultrasonics is uw partner voor ultrasone extractieapparatuur met hoge prestaties. Of u nu kleinere batches hoogwaardige CBD-extracten voor uw exclusieve merk wilt produceren of grote hoeveelheden hennep of marihuana op industriële schaal wilt verwerken – Hielscher Ultrasonics heeft de ideale ultrasone extractieapparatuur voor u!
Lineaire schaalbaarheid en nauwkeurige procesregeling maken betrouwbare resultaten op elk niveau mogelijk. Lees meer over de opschaling van ultrasone extractieprocessen!
Wij helpen u: onze service voor advies en procesoptimalisatie
Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring met ultrasone verwerking en diepgaande kennis van ultrasone extractieprocessen. Wij ondersteunen u met aanbevelingen voor de meest geschikte ultrasone sonicator voor uw proces en leren u hoe u onze apparaten het efficiëntst kunt gebruiken. Onze ingenieurs zijn wereldwijd beschikbaar voor installatieservice.
In ons volledig uitgeruste laboratorium voor ultrasone processen in Duitsland kan ons team van procesingenieurs en chemici uw proces voor u of samen met u ontwikkelen en optimaliseren.
- korte extractietijd
- hoge extractiesnelheid
- volledigere extractie
- milde, niet-thermische behandeling
- eenvoudige integratie en veilige bediening
- geen gevaarlijke / giftige chemicaliën, geen onzuiverheden
- lage kosten
- energiezuinig
- groene extractie: milieuvriendelijk
Wat is ultrasone cannabisextractie?
Ultrasone cannabisextractie is een extractiemethode die krachtig ultrageluid gebruikt om cannabinoïden, terpenen en andere bioactieve bestanddelen uit plantenmateriaal van cannabis of hennep vrij te maken. Ultrasone cavitatie veroorzaakt intense afschuifkrachten in de vloeistof, die plantencellen ontsluiten en de massaoverdracht tussen het plantenmateriaal en het oplosmiddel verbeteren.
Hoe verbetert ultrageluid de extractie van cannabinoïden?
Ultrageluid verbetert de extractie van cannabinoïden door celwanden te breken, de penetratie van het oplosmiddel te vergroten en het vrijkomen van bestanddelen uit de plantenmatrix 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 geëxtraheerd?
Ultrasone extractie kan worden gebruikt om cannabinoïden zoals CBD, THC, THCA, CBDA, CBG en andere bestanddelen uit cannabis- of hennepbiomassa te extraheren. Het uiteindelijke cannabinoïdenprofiel hangt af van het plantenmateriaal, het oplosmiddel, de temperatuur, de extractietijd en de condities tijdens de verdere verwerking.
Kan ultrasone extractie terpenen behouden?
Ja, ultrasone extractie kan worden uitgevoerd bij lage en gecontroleerde temperaturen, wat nuttig is bij het verwerken van warmtegevoelige bestanddelen zoals terpenen. Temperatuurregeling, korte extractietijden en de keuze van een geschikt oplosmiddel helpen vluchtige en gevoelige extractbestanddelen te beschermen.
Welke oplosmiddelen kunnen voor ultrasone cannabisextractie worden gebruikt?
Ultrasone cannabisextractie is compatibel met veel gangbare extractiemedia, waaronder ethanol, mengsels van water en ethanol, eetbare oliën zoals olijfolie of kokosolie en andere processpecifieke oplosmiddelen. Het beste oplosmiddel hangt af van het beoogde product, wettelijke vereisten, verdere verwerking en de beoogde bestanddelen.
Is ultrasone extractie geschikt voor cannabisextractie met ethanol?
Ja, ethanol wordt vaak gebruikt bij ultrasone cannabisextractie. Sonicatie kan ethanolextractie intensiveren door het contact tussen het oplosmiddel en het plantenmateriaal te verbeteren, de extractietijd te verkorten en reproduceerbare procescondities te ondersteunen.
Kan ultrasone cannabisextractie worden gebruikt met draagoliën?
Ja, cannabinoïden kunnen worden geëxtraheerd in draagoliën zoals olijfolie of kokosolie. Dit kan nuttig zijn voor formuleringen waarin de olie rechtstreeks 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 hoofdzakelijk mechanisch: cavitatie, afschuifkrachten, het openbreken van deeltjes en verbeterde massaoverdracht.
Hoe lang duurt ultrasone cannabisextractie?
De extractietijd hangt af van het plantenmateriaal, de deeltjesgrootte, het oplosmiddel, de temperatuur, de concentratie vaste stoffen, de ultrasone amplitude en de configuratie van de apparatuur. In veel toepassingen verkort sonicatie de extractietijd aanzienlijk in vergelijking met conventionele maceratie.
Kan ultrasone cannabisextractie worden opgeschaald naar industriële productie?
Ja. Ultrasone extractie kan worden opgeschaald van laboratoriumtests naar pilot- en industriële productie. De ultrasone sonicatoren van Hielscher zijn beschikbaar voor proeven met kleine batches, procesontwikkeling en grootschalige continue verwerking.
Welke procesparameters zijn het belangrijkst bij ultrasone cannabisextractie?
Belangrijke parameters zijn de ultrasone amplitude, sonicatietijd, temperatuur, druk, het type oplosmiddel, de verhouding tussen oplosmiddel en biomassa, de deeltjesgrootte en de meng- of stromingscondities. Nauwkeurige regeling van deze parameters helpt een reproduceerbare extractkwaliteit te bereiken.
Kan ultrasone extractie aan een bestaande cannabisextractielijn worden toegevoegd?
Ja. Ultrasone sonicatoren 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 verwerkingscapaciteit en de beschikbare procesruimte.
Welke ultrasone sonicator van Hielscher is geschikt voor cannabisextractie?
De juiste ultrasone sonicator hangt af van de vereiste batchgrootte, het debiet, het oplosmiddel, het plantenmateriaal en de productiedoelstelling. Kleinere apparaten zijn geschikt voor haalbaarheidstests en protocolontwikkeling op laboratoriumschaal, terwijl industriële ultrasone sonicatoren uit de UIP-series zijn ontworpen voor extractie op pilot- en productieschaal.
Hoe kies ik de juiste ultrasone extractieopstelling?
Om de juiste opstelling te kiezen, bepaalt u uw type biomassa, de beoogde cannabinoïden of terpenen, het oplosmiddel, de batchgrootte of het continue debiet, de temperatuurgrenzen en de stappen voor verdere verwerking. Op basis van deze vereisten adviseert Hielscher een ultrasone processor, sonotrode, reactor en procesparameters.
Basisinformatie over ultrasone extractie
Krachtig ultrageluid is een bewezen methode voor de efficiënte en betrouwbare extractie van actieve bestanddelen, waaronder plantaardige/ medicinale bestanddelen, olie, eiwitten en bioactieve stoffen (bijv. flavonen, polyfenolen, anthocyanine, aromastoffen) uit plantaardig materiaal, kruiden, bloemen en zaden.
Voor ultrasone extractie worden krachtige ultrasone golven in het mengsel van plantenmateriaal en oplosmiddel gekoppeld, zodat akoestische cavitatie optreedt. Akoestische cavitatie wordt beschreven als de door ultrageluid veroorzaakte vorming, groei en implosieve ineenstorting van bellen in vloeistoffen.
“Tijdens cavitatie veroorzaakt de ineenstorting van bellen intense lokale verhitting en hoge drukken, die zeer kort aanhouden. In wolken van caviterende bellen hebben deze hotspots equivalente temperaturen van ongeveer 5000 K, drukken van ongeveer 1000 atmosfeer en opwarm- en afkoelsnelheden boven 1010 K/s. Bij cavitatie van een enkele bel kunnen de omstandigheden nog extremer zijn. Cavitatie kan dus extreme fysische en chemische omstandigheden creëren in verder koude vloeistoffen. Als vloeistoffen die vaste stoffen bevatten met ultrageluid worden bestraald, kunnen verwante verschijnselen optreden. Nabij een uitgestrekt vast oppervlak wordt de ineenstorting van cavitatieholtes niet-bolvormig, waardoor vloeistofstralen met hoge snelheid tegen het vaste oppervlak worden gedreven. Deze stralen en de bijbehorende schokgolven kunnen aanzienlijke oppervlakteschade veroorzaken en verse, sterk verhitte oppervlakken blootleggen. Bovendien zullen tijdens de ultrasone bestraling van vloeistof-poedersuspensies botsingen met hoge snelheid tussen deeltjes optreden door cavitatie en de schokgolven die deze in dergelijke slurries veroorzaakt. De resulterende botsingen kunnen ingrijpende veranderingen in de oppervlaktemorfologie, samenstelling en reactiviteit veroorzaken.” [Suslick 2001: 2f.]
Deze intense omstandigheden van ultrasone cavitatie hebben verschillende effecten op plantenmateriaal en de extraheerbaarheid ervan:
- het overwinnen van de selectiviteit van het celmembraan
- verhoogde massaoverdracht tussen de binnenkant van de cel en het omringende oplosmiddel
- het openbreken van cellen
- het vrijkomen van intracellulair materiaal
Dit maakt sonicatie tot een zeer effectieve extractiemethode. Door de intense mechanische krachten kunnen vaak groene en milde oplosmiddelen zoals water, ethanol enz. worden gebruikt.
Ultrasone extractie verkort de extractietijd en maakt het mogelijk minder en/of mildere oplosmiddelen te gebruiken. Dit betekent dat ultrasone extractie resulteert in hogere extractiesnelheden en gezondere extracten oplevert. Dit komt door de kenmerken van de werking bij lage temperatuur, zowel om warmteverlies door temperatuurfactoren te verminderen als om verdamping van stoffen met een laag kookpunt te voorkomen en biologisch actieve stoffen te behouden.
Een ander voordeel van ultrasone extractie ligt in het eenvoudige en veilige gebruik en de nauwkeurig regelbare toepassing ervan. Als niet-thermische extractiemethode kan sonicatie bij lage temperaturen worden uitgevoerd, zodat de afbraak van warmtegevoelige, thermolabiele stoffen wordt voorkomen.
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 kant-en-klaar systeem voor ultrasone verwerking – bestaande uit ultrasone dispergeerapparaten, pomp, roerder en tank