Zeer efficiënte cannabidiol (CBD) extractie uit cannabis
Hielscher ultrasone extractors zijn de allernieuwste techniek als het gaat om de betrouwbare en efficiënte extractie van hennep- en CBD-olie. Ultrasoon extractie staat bekend als een zeer krachtige extractietechniek om waardevolle verbindingen vrij te maken uit plantaardige stoffen. In vergelijking met andere extractiemethoden zoals superkritische CO2-extractie, overtreft de ultrasone techniek in efficiëntie, eenvoudige bediening en veelzijdig gebruik.
ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een bekend en langdurig beproefd proces om waardevolle bestanddelen uit plantaardige producten te extraheren. Daarom is sonificatie de ideale techniek om CBD-olie van hoge kwaliteit te produceren. Door nauwkeurig regelbare ultrasone cavitatie worden plantencellen geperforeerd en wordt het oplosmiddel in de cel geduwd, waar het intracellulaire verbindingen zoals cannabinoïden, terpenen, flavonoïden enz. absorbeert.
Een groot voordeel van ultrasoontechniek is het temperatuurbereik waarin de extractie kan worden uitgevoerd. Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd van warme ethanol tot cryogene ethanol (-70°C). Dit maakt gerichte isolatie van de gewenste verbindingen mogelijk. Sonificatie in cryogene ethanol resulteert voornamelijk in cannabinoïden en terpenen, terwijl een warme/warme ethanolextractie resulteert in een grote verscheidenheid aan fytochemische verbindingen (bijv. aldehyden, esters, ethyls, ketonen). Full-spectrum extracten bevatten de veelheid aan cannabinoïden, terpenen en andere fytochemicaliën. Volgens het entourage-effect hebben fytochemicaliën (bijv. cannabinoïden) synergetische effecten en werken daardoor beter samen met andere plantaardige chemicaliën. Dit betekent dat een CBD olie die CBD plus andere cannabinoïden, terpenen en fytochemicaliën bevat een aanzienlijk hoger therapeutisch effect zal hebben dan een CBD olie die alleen CBD bevat. Chlorofylextractie wordt echter vermeden omdat het extract daardoor een onaangename smaak krijgt.
Stap voor stap
- Ultrasone extractie: Ultrasone extractie kan eenvoudig worden uitgevoerd in batch of continue doorstroommodus – afhankelijk van het procesvolume. Het extractieproces verloopt zeer snel en levert een grote hoeveelheid actieve stoffen op.
- Filtratie: Filtreer het plant-vloeistofmengsel door een papieren filter of een filterzak om de vaste plantendelen uit de vloeistof te verwijderen.
- Verdamping: Voor het scheiden van de CBD-olie van het oplosmiddel wordt meestal een rotor-verdamper gebruikt. Het oplosmiddel, bijvoorbeeld ethanol, kan opnieuw worden gebruikt.
- Nano-emulgering: Door middel van sonicatie kan de gezuiverde CBD olie verwerkt worden tot een stabiele nano-emulsie, die een uitstekende biologische beschikbaarheid biedt.
Download hier je gedetailleerde stap-voor-stap instructies!
hoog extractiesnelheid
Hielscher's ultrasone extractors kunnen nauwkeurig worden afgesteld voor optimale extractieomstandigheden – het extraheren van de hoogste hoeveelheid en kwaliteit uit je ruwe materiaal (cannabisbladeren, toppen, stengels etc.). De intensiteit van het ultrageluid is cruciaal als het gaat om de extractie van botanische verbindingen zoals CBD-olie van hoge kwaliteit uit cannabis. Onze ultrasone apparaten UP400St, UIP500hdT, UIP1000hdT en UIP2000hdT zijn uitgerust met een nauwkeurige amplituderegeling, temperatuursensor en tijdregeling zodat je onder optimale omstandigheden kunt werken. Het gekleurde aanraakscherm en de browserbediening maken de bediening en bewaking eenvoudig en betrouwbaar.
120L Ultrasone Batch CBD-extractie van cannabis met UIP2000hdT en roerwerk
UP400St voor de extractie van cannabinoïden uit cannabis
Oplosmiddelen voor ultrasone extractie
Ethanol wordt veel gebruikt als oplosmiddel voor de extractie van cannabinoïden. Hielscher's ultrasone machines bieden een drastische keuze aan oplosmiddelen: water-ethanol mengsel, cryogene ethanol, ethanol, over-proof alcohol, glycerine etc.
Ethanol is een zeer populair oplosmiddel omdat het zowel polaire (hydrofiele) als niet-polaire (hydrofobe/lipofiele) stoffen oplost. Mengsels van ethanol/water in verschillende verhoudingen kunnen ook worden gebruikt voor ultrasone extractie. De voordelen van ethanol/water zijn onder andere lagere kosten (door minder ethanol) en meer veiligheid omdat het minder ontvlambaar is. Ultrasone extractie met cryogene ethanol (ongeveer -70°C) geeft een zeer hoge opbrengst en kwaliteit.
eenvoudige en veilige bediening
Onze ultrasone apparaten zijn ontworpen voor optimale gebruiksvriendelijkheid, wat betekent dat onze ultrasone extractors eenvoudig en veilig kunnen worden bediend. We helpen onze klanten graag bij de installatie en geven hen aanbevelingen met betrekking tot de ultrasone instelling en parameters. Wij bieden u het meest geschikte apparaat – voor batchverwerking en inline verwerking.
Voordelen ten opzichte van CO2 Extractie
Superkritisch CO2 afzuigers zijn duur in aankoop en gebruik. De werking van CO2 extractie is gecompliceerd en vereist een expert die weet welke druk en temperatuur geschikt zijn om de gewenste cannabinoïden en terpenen te verkrijgen. De hoge druk en hoge temperaturen dragen aanzienlijk bij aan de kostenstijging in vergelijking met conventionele vloeistofextractie. In vergelijking hiermee is ultrasone extractie goedkoop in aanschaf en gebruik, en levert het hoge extracten op die binnen een paar minuten worden verkregen. Omdat sonicatie wordt uitgevoerd bij omgevingsdruk (of licht verhoogde druk) en lage temperaturen, is de ultrasone extractie eenvoudig en veilig te bedienen. Hielscher sonicators worden erkend en geprefereerd vanwege hun hoge extractiesnelheid, de compatibiliteit met verschillende oplosmiddelen, gebruiksgemak en lineaire schaalbaarheid.
Nano-emulsies
Om een hoge biologische beschikbaarheid en de beste effecten van CBD te verkrijgen, moeten de CBD-oliedruppels in nanovorm worden toegediend.
De schoonheid van Hielscher sonicators ligt in hun veelzijdige gebruik: Onze ultrasone systemen kunnen worden gebruikt voor cannabisextractie EN de productie van nano-emulsies. Je hoeft maar één apparaat aan te schaffen om CBD uit cannabis te extraheren en om de CBD-olie daarna te verwerken tot een stabiele, zeer biobeschikbare nano-emulsie.
Klik hier voor meer informatie over ultrasone nano-emulsificatie van CBD!
Krachtige ultrasone systemen van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.
Ultrasone afzuigers met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics levert ultrasone extractieapparatuur voor cannabisextractie en de emulgering van nanovormingen.
Naast hun nauwkeurige regelbaarheid en gebruiksvriendelijkheid zijn al onze ultrasone apparaten gebouwd voor 24/7 werking. Onze systemen kunnen lage tot zeer hoge amplitudes leveren. Voor de extractie van cannabinoïden en terpenen bieden we speciale ultrasone sonotrodes (ook wel ultrasone sondes of hoorns genoemd) die geoptimaliseerd zijn voor de gevoelige isolatie van actieve stoffen van hoge kwaliteit. Al onze systemen kunnen worden gebruikt voor de extractie en de daaropvolgende emulsificatie van cannabinoïden.
Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Neem vandaag nog contact met ons op! We adviseren u graag over de meest geschikte ultrasone opstelling voor uw afzuigbehoeften!
- Extracten van hoge kwaliteit
- Volledigere extractie
- hoog extractiesnelheid
- Extract met volledig spectrum
- Gebruik van verschillende oplosmiddelen
- Niet-giftig
- Niet-thermische (koude) methode
- Snel extractieproces
- Veilig en gebruiksvriendelijk
- lineaire schaalbaarheid
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.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Wetenswaardigheden
Voordelen van ultrasone extractie
Ultrasone extractie is gebaseerd op het principe van akoestische cavitatie. Cavitatie ontstaat als gevolg van ultrageluid met hoge prestaties in vloeistof en wordt gekenmerkt door energie-intensieve mechanische effecten die plaatsvinden in zogenaamde hot-spots.
ultrasone extractie – Cavitatie-effecten
Wanneer ultrageluidsgolven worden gekoppeld aan een vloeistof (bijvoorbeeld een suspensie bestaande uit botanisch materiaal in een oplosmiddel), verplaatsen de ultrageluidsgolven zich door de vloeistof waardoor afwisselend hoge- en lagedrukcycli ontstaan. Tijdens lagedrukcycli ontstaan minuscule vacuümbelletjes (zogenaamde cavitatiebelletjes) die gedurende meerdere drukcycli groeien. Bij een bepaalde grootte, wanneer de bellen niet meer energie kunnen absorberen, imploderen ze heftig tijdens een hogedrukcyclus. De bellenimplosie wordt gekenmerkt door intense cavitatiekrachten, waaronder microturbulenties en vloeistofstromen met snelheden tot 100 m/s. Deze cavitatie-schuifeffecten staan ook bekend als sonomechanische effecten. Ultrasone extractie van bioactieve moleculen wordt voornamelijk veroorzaakt door sonomechanische effecten:
De buitengewone omstandigheden van ultrasone cavitatie perforeren en/of verstoren celwanden en membranen en maken een grotere penetratie van het oplosmiddel in het monster mogelijk. Ultrasone extractie zorgt daarom voor een zeer snelle isolatie van verbindingen. – het beter doen dan conventionele extractiemethoden door een kortere procestijd, een hogere opbrengst en lagere temperaturen. Als milde (sono-)mechanische behandeling voorkomt ultrasone extractie de thermische afbraak van bioactieve verbindingen en overtreft het andere technieken zoals conventionele oplosmiddelextractie, hydrodistillatie of Soxhletextractie, waarvan bekend is dat ze warmtegevoelige moleculen vernietigen. Deze voordelen maken ultrasone extractie de voorkeurstechniek voor het vrijmaken van temperatuurgevoelige actieve verbindingen uit plantaardige producten.
Daarom is ultrasone extractie de techniek bij uitstek om bioactieve moleculen zoals polyfenolen, terpenen, etherische oliën en cannabinoïden uit plantmaterialen te extraheren.
De buitengewone omstandigheden van ultrasone cavitatie perforeren en/of verstoren celwanden en membranen en maken een grotere penetratie van het oplosmiddel in het monster mogelijk. Ultrasone extractie zorgt daarom voor een zeer snelle isolatie van verbindingen. – het beter doen dan conventionele extractiemethoden door een kortere procestijd, een hogere opbrengst en lagere temperaturen. Als milde mechanische behandeling voorkomt ultrasone extractie de thermische afbraak van bioactieve verbindingen en overtreft het andere technieken zoals conventionele oplosmiddelextractie, hydrodistillatie of Soxhletextractie, waarvan bekend is dat ze warmtegevoelige moleculen vernietigen. Deze voordelen maken ultrasone extractie de voorkeurstechniek voor het vrijmaken van temperatuurgevoelige actieve verbindingen uit plantaardige producten.
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme tijdens ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].
cannabinoïden
Cannabinoïden zijn natuurlijk voorkomende bestanddelen van de Cannabis sativa plant. Er zijn meer dan 480 verschillende verbindingen aanwezig in de cannabisplant. Cannabis (ook wel marihuana genoemd) is een buitengewoon krachtig geneeskrachtig kruid. Van de grote verscheidenheid aan therapeutisch actieve stoffen, worden 85 fytochemicaliën cannabinoïden genoemd (en er kunnen er nog meer worden ontdekt). CBD en THC (tetrahydrocannabinol / Δ9-THC) zijn de meest prominente cannabinoïden. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk is dat CBD niet-psychotroop is, terwijl THC psychoactieve effecten vertoont.
Cannabinoïden worden gebruikt voor recreatieve en medische doeleinden.
Farmacokinetische gegevens van CBD:
biologische beschikbaarheid – Oraal: 13-19%, geïnhaleerd: 11-45% (gemiddeld 31%)
eliminatiehalfwaardetijd: 9 uur
In de VS zijn CBD-producten met minder dan 0,03% THC, gewonnen uit zaden of stengels van industriële hennep, federaal legaal en kunnen ze legaal gekocht worden in alle staten, ongeacht de marihuanawetten.
Farmacokinetische gegevens van THC:
biologische beschikbaarheid – Oraal: 6-20%, geïnhaleerd: 10-35%
eliminatiehalfwaardetijd: 1,6-59 uur, 25-36 uur (oraal toegediend dronabinol)
Nanoformuleringen
Nano-cannabinoïden zijn cannabisoliën geformuleerd in een olie-in-water emulsie van nanogrootte, die een hoge biologische beschikbaarheid bieden (snellere opname en grotere gezondheidseffecten) en daarom met een lagere dosering kunnen worden toegediend. Bovendien kunnen cannabis nano-emulsies gemakkelijk worden gemengd in medische producten, dranken, edibles en cosmetische producten (bijv. crèmes, lotions). Omdat nano-emulsies vaak doorschijnend zijn, kunnen ze gemakkelijk worden geformuleerd in andere producten zonder het uiterlijk aan te tasten.
Om een hoogwaardige nano-emulsie te verkrijgen, zijn de druppelgrootte en de polydispersiteitsindex (PDI) belangrijke factoren die de stabiliteit van de nano-emulsie aanzienlijk beïnvloeden. Een hoge polydispersiteitsindex duidt op het bestaan van grote druppels, die de emulsie destabiliseren door coalescentie en Ostwald-rijping. Een kleine en smalle druppelgrootteverdeling draagt daarom in belangrijke mate bij aan de stabiliteit en een langere houdbaarheid van de (nano-/micro-)emulsie.
Cannabis-Nano-emulsies: Voor hennepolie of CBD-nano-emulsies wordt de hennep-/ CBD-olie gemengd in een hoogwaardige olie die geschikt is voor voedingsmiddelen. Typische plantaardige oliën zijn MCT-olie, kokosolie, avocado-olie, olijfolie, lijnzaadolie, zoete amandelolie en walnootolie. Als emulgator (oppervlakteactieve stof, bevochtigingsmiddel, stabilisator) zijn polysorbaat 80, lecithine, quillaja saponinen, sojalecithine en zeepschors met succes gebruikt. Xanthaangom, pectine of wei-eiwit kunnen extra worden toegevoegd om de reologie en stabiliteit van de emulsie te verbeteren.
CO2 Extractie
CO2 extractie kan op twee manieren worden uitgevoerd: superkritische en subkritische extractie. Wanneer CO2 wordt gebruikt als oplosmiddel, heeft het verschillende eigenschappen die afhangen van de vloeibare toestand. Subkritisch CO2 definieert CO2 bij een temperatuur tussen 5-10°C (278,15-283,15K, 41-50°F) en een druk tussen 800-1500psi (54,43-102,06atm, 5,51-10,24MPa). Bij deze temperatuur en druk kan CO2 gedraagt zich als een dikke vloeistof. Wanneer de temperatuur en druk worden verhoogd en de kritische temperatuur (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) en kritische druk (72,9atm, 7,39MPa, 1,071psi) overschrijden, zet CO2 in de container uit als een gas, maar met een dichtheid als die van een vloeistof. Dit staat bekend als superkritisch kooldioxide (sCO2 of SC-CO2)).
Subkritisch CO2 extractie gebruikt lage temperatuur en lage druk en neemt dus meer tijd in beslag. Subkritisch CO2 extractie geeft kleinere opbrengsten en kan sommige terpenen en oliën behouden. Voor superkritisch CO2 extractie worden hogere temperaturen en hogere drukken toegepast, die terpenen en andere fytochemicaliën kunnen beschadigen. Voor superkritisch CO2 extracties, een downstreamproces – bekend als winterklaar maken – is nodig om ongewenste stoffen zoals lipiden en chlorofyl te verwijderen. Tijdens de overwinteringsstap wordt het ruwe extract ingevroren in ethanol om de pure cannabinoïden en terpenen te scheiden van andere bijproducten die tijdens de extractie zijn verwijderd.