Zeer efficiënte extractie van cannabidiol (CBD) uit cannabis
De ultrasone extractoren van Hielscher zijn de modernste techniek voor de betrouwbare en efficiënte extractie van hennep- en CBD-olie. Ultrasone behandeling staat bekend als een zeer krachtige extractietechniek om waardevolle verbindingen uit plantaardig materiaal vrij te maken. In vergelijking met andere extractiemethoden, zoals extractie met superkritisch CO2, blinkt de ultrasone techniek uit in efficiëntie, eenvoudige bediening en veelzijdige inzetbaarheid.
Ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een bekend en sinds lange tijd beproefd proces om waardevolle verbindingen uit plantaardig materiaal te extraheren. Daarom is sonicatie de ideale techniek om hoogwaardige CBD-olie te produceren. Door nauwkeurig regelbare ultrasone cavitatie worden plantencellen geperforeerd en wordt het oplosmiddel de cel in geduwd, waar het intracellulaire verbindingen zoals cannabinoïden, terpenen, flavonoïden enz. opneemt.
Een groot voordeel van ultrasone behandeling is het temperatuurbereik waarbinnen de extractie kan worden uitgevoerd. Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd met hete/warme ethanol tot en met cryogene ethanol (-70°C). Dit maakt de gerichte isolatie van de gewenste verbindingen mogelijk. Sonicatie in cryogene ethanol levert voornamelijk cannabinoïden en terpenen op, terwijl extractie met warme/hete ethanol een breed scala aan fytochemische verbindingen oplevert (bijv. aldehyden, esters, ethylen, ketonen). Volledigspectrumextracten bevatten de veelheid aan cannabinoïden, terpenen en andere fytochemicaliën. Volgens het entourage-effect hebben fytochemicaliën (bijv. cannabinoïden) synergetische effecten en werken ze daardoor beter samen met andere plantaardige chemische stoffen. Dit betekent dat CBD-olie die naast CBD ook andere cannabinoïden, terpenen en fytochemicaliën bevat, een aanzienlijk groter therapeutisch effect heeft dan CBD-olie die alleen CBD bevat. Extractie van chlorofyl wordt echter vermeden, omdat dit het extract een onaangename smaak geeft.
Stap voor stap
- Ultrasone extractie: Ultrasone extractie kan eenvoudig batchgewijs of in een continue doorstroommodus worden uitgevoerd – afhankelijk van uw procesvolume. Het extractieproces verloopt zeer snel en levert een grote hoeveelheid actieve verbindingen op.
- Filtratie: Filter het mengsel van plantaardig materiaal en vloeistof door een papieren filter of een filterzak om de vaste plantendelen uit de vloeistof te verwijderen.
- Verdamping: Om de CBD-olie van het oplosmiddel te scheiden, wordt doorgaans een rotatieverdamper gebruikt. Het oplosmiddel, bijv. ethanol, kan worden teruggewonnen en hergebruikt.
- Nano-emulgering: Door sonicatie kan de gezuiverde CBD-olie worden verwerkt tot een stabiele nano-emulsie, die een uitstekende biologische beschikbaarheid biedt.
Download hier uw gedetailleerde stapsgewijze instructies!
Hoge extractieopbrengst
De ultrasone extractoren van Hielscher kunnen nauwkeurig worden afgestemd op optimale extractieomstandigheden – om de hoogste hoeveelheid en kwaliteit uit uw grondstof (cannabisbladeren, bloemtoppen, stengels enz.) te extraheren. De ultrasone intensiteit is cruciaal bij de extractie van plantaardige verbindingen, zoals hoogwaardige CBD-olie uit cannabis. Onze sonicatoren UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt en UIP2000hdt zijn uitgerust met nauwkeurige amplituderegeling, een temperatuursensor en tijdregeling, zodat u onder optimale omstandigheden kunt werken. Het kleurentouchscreen en de bediening via een browser maken bediening en bewaking eenvoudig en betrouwbaar.
Ultrasone batchgewijze extractie van CBD uit cannabis in 120L met UIP2000hdT en roerder
UP400St voor de extractie van cannabinoïden uit cannabis
Oplosmiddelen voor ultrasone extractie
Ethanol wordt veel gebruikt als oplosmiddel voor de extractie van cannabinoïden. De sonicatoren van Hielscher verruimen uw keuze aan oplosmiddelen aanzienlijk: een mengsel van water en ethanol, cryogene ethanol, ethanol, alcohol met een hoog alcoholgehalte, glycerine enz.
Ethanol is een zeer populair oplosmiddel, omdat het zowel polaire (hydrofiele) als apolaire (hydrofobe/lipofiele) stoffen oplost. Mengsels van ethanol/water in verschillende verhoudingen kunnen ook voor ultrasone extractie worden gebruikt. De voordelen van ethanol/water zijn onder meer lagere kosten (door minder ethanol) en een hogere veiligheid door de lagere ontvlambaarheid. Ultrasone extractie met cryogene ethanol (ca. -70°C) levert een zeer hoge opbrengst en kwaliteit op.
Eenvoudige en veilige bediening
Onze ultrasone apparaten zijn ontworpen voor optimale gebruiksvriendelijkheid, wat betekent dat onze ultrasone extractoren eenvoudig en veilig kunnen worden bediend. Wij helpen onze klanten graag bij het opzetten van hun installatie en geven hun aanbevelingen over ultrasone instellingen en parameters. Wij bieden u het meest geschikte apparaat – voor batchgewijze en inline verwerking.
Voordelen ten opzichte van extractie met CO2
Extractoren met superkritisch CO2 zijn duur in aanschaf en gebruik. Extractie met CO2 is ingewikkeld en vereist een expert die weet welke drukken en temperaturen geschikt zijn om de gewenste cannabinoïden en terpenen te verkrijgen. De hoge drukken en hoge temperaturen dragen aanzienlijk bij aan de stijging van de kosten ten opzichte van conventionele vloeistofextractie. Ter vergelijking: apparatuur voor ultrasone extractie is goedkoop in aanschaf en gebruik en levert grote hoeveelheden extract op, die binnen enkele minuten worden verkregen. Omdat sonicatie bij omgevingsdruk (of een licht verhoogde druk) en lage temperaturen wordt uitgevoerd, is ultrasone extractie eenvoudig en veilig uit te voeren. Sonicatoren van Hielscher worden gewaardeerd en verkozen vanwege hun hoge extractieopbrengst, hun compatibiliteit met verschillende oplosmiddelen, hun gebruiksgemak en hun lineaire schaalbaarheid.
Nano-emulsies
Om een hoge biologische beschikbaarheid en de beste effecten van CBD te verkrijgen, moeten de druppeltjes CBD-olie in nanovorm worden toegediend.
De kracht van de sonicatoren van Hielscher ligt in hun veelzijdige inzetbaarheid: onze ultrasone systemen kunnen worden gebruikt voor cannabisextractie EN de productie van nano-emulsies. U hoeft slechts één apparaat aan te schaffen om CBD uit cannabis te extraheren en de CBD-olie vervolgens te verwerken tot een stabiele nano-emulsie met een hoge biologische beschikbaarheid.
Klik hier voor meer informatie over ultrasone nano-emulgering van CBD!
Krachtige ultrasone systemen van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.
Ultrasone extractoren met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics levert ultrasone extractieapparatuur voor cannabisextractie en het emulgeren van nanoformuleringen.
Naast hun nauwkeurige regelbaarheid en gebruiksvriendelijkheid zijn al onze ultrasone apparaten gebouwd voor 24/7-bedrijf. Onze systemen kunnen lage tot zeer hoge amplitudes leveren. Voor de extractie van cannabinoïden en terpenen bieden wij speciale ultrasone sonotroden (ook bekend als ultrasone sondes of hoorns) die zijn geoptimaliseerd voor de behoedzame isolatie van hoogwaardige werkzame stoffen. Al onze systemen kunnen worden gebruikt voor de extractie en het daaropvolgende emulgeren van cannabinoïden.
De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7-bedrijf onder zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk.
Neem vandaag nog contact met ons op! Wij adviseren u graag over de meest geschikte ultrasone opstelling voor uw extractiebehoeften!
- Hoogwaardige extracten
- Volledigere extractie
- Hoge extractieopbrengst
- Volledigspectrumextract
- Gebruik van verschillende oplosmiddelen
- Niet-toxisch
- Niet-thermische (koude) methode
- Snel extractieproces
- Veilig en eenvoudig in gebruik
- 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 een vloeistof en wordt gekenmerkt door mechanische effecten met een hoge energiedichtheid, die plaatsvinden in zogeheten hotspots.
Ultrasone extractie – Cavitatie-effecten
Wanneer krachtige ultrasone golven in een vloeistof worden gekoppeld (bijv. een suspensie van plantaardig materiaal in een oplosmiddel), bewegen de ultrasone golven zich door de vloeistof en veroorzaken ze afwisselende cycli van hoge en lage druk. Tijdens cycli van lage druk ontstaan minuscule vacuümbelletjes (zogeheten cavitatiebellen), die gedurende meerdere drukcycli groeien. Bij een bepaalde grootte, wanneer de bellen geen energie meer kunnen opnemen, imploderen ze hevig tijdens een cyclus van hoge druk. De implosie van de bellen wordt gekenmerkt door intense cavitatiekrachten, waaronder microturbulenties en vloeistofstromen met snelheden tot 100m/s. Deze afschuivingseffecten door cavitatie worden ook sonomechanische effecten genoemd. Ultrasone extractie van bioactieve moleculen wordt voornamelijk veroorzaakt door sonomechanische effecten:
De buitengewone omstandigheden van ultrasone cavitatie perforeren en/of ontwrichten celwanden en membranen en zorgen ervoor dat het oplosmiddel dieper in het monster kan doordringen. Ultrasone extractie zorgt daardoor voor een zeer snelle isolatie van verbindingen – en overtreft conventionele extractiemethoden met 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 ze andere technieken, zoals conventionele oplosmiddelextractie, hydrodestillatie of Soxhlet-extractie, waarvan bekend is dat ze warmtegevoelige moleculen vernietigen. Deze voordelen maken ultrasone extractie tot de voorkeurstechniek voor het vrijmaken van temperatuurgevoelige actieve verbindingen uit plantaardig materiaal.
Daarom is ultrasone extractie de voorkeurstechniek om bioactieve moleculen, zoals polyfenolen, terpenen, etherische oliën en cannabinoïden, uit plantaardig materiaal te extraheren.
De buitengewone omstandigheden van ultrasone cavitatie perforeren en/of ontwrichten celwanden en membranen en zorgen ervoor dat het oplosmiddel dieper in het monster kan doordringen. Ultrasone extractie zorgt daardoor voor een zeer snelle isolatie van verbindingen – en overtreft conventionele extractiemethoden met een kortere procestijd, een hogere opbrengst en lagere temperaturen. Als milde mechanische behandeling voorkomt ultrasone extractie de thermische afbraak van bioactieve verbindingen en overtreft ze andere technieken, zoals conventionele oplosmiddelextractie, hydrodestillatie of Soxhlet-extractie, waarvan bekend is dat ze warmtegevoelige moleculen vernietigen. Deze voordelen maken ultrasone extractie tot de voorkeurstechniek voor het vrijmaken van temperatuurgevoelige actieve verbindingen uit plantaardig materiaal.
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 van nature voorkomende verbindingen die in de plant Cannabis sativa worden aangetroffen. In de cannabisplant zijn meer dan 480 verschillende verbindingen aanwezig. Cannabis (ook marihuana genoemd) is een buitengewoon krachtig geneeskrachtig kruid. Van het brede scala aan therapeutisch actieve verbindingen worden 85 fytochemicaliën cannabinoïden genoemd (en mogelijk worden er meer 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 om recreatieve en medische redenen geconsumeerd.
Farmacokinetische gegevens van CBD:
biologische beschikbaarheid – Oraal: 13–19%, Geïnhaleerd: 11–45% (gemiddeld 31%)
eliminatiehalfwaardetijd: 9 uur
In de VS zijn CBD-producten die minder dan .03% THC bevatten en uit zaden of stengels van industriële hennep zijn geëxtraheerd, volgens de federale wetgeving legaal en kunnen ze in alle staten legaal worden gekocht, ongeacht de marihuanawetgeving van die staten.
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 die zijn geformuleerd tot een olie-in-wateremulsie met druppeltjes van nanogrootte. Deze biedt een hoge biologische beschikbaarheid (snellere opname en sterkere gezondheidseffecten) en kan daarom in een lagere dosering worden toegediend. Bovendien kunnen nano-emulsies van cannabis eenvoudig worden gemengd in medische producten, dranken, eetbare producten en cosmetische producten (bijv. crèmes, lotions). Omdat nano-emulsies vaak doorschijnend zijn, kunnen ze eenvoudig in andere producten worden verwerkt zonder het uiterlijk te beïnvloeden.
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 de aanwezigheid van grote druppels, die de emulsie destabiliseren door coalescentie en Ostwald-rijping. Een nauwe grootteverdeling van kleine druppels is daarom een belangrijke factor die bijdraagt aan de stabiliteit en een langere houdbaarheid van de (nano- / micro-)emulsie.
Nano-emulsies van cannabis: Voor nano-emulsies van hennepolie of CBD wordt de hennep- / CBD-olie gemengd in een hoogwaardige olie van levensmiddelenkwaliteit. 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. Daarnaast kunnen xanthaangom, pectine of wei-eiwit worden toegevoegd om de reologie en de emulsiestabiliteit te verbeteren.
Extractie met CO2
Met CO2 kan extractie op twee manieren worden uitgevoerd: superkritische en subkritische extractie. Wanneer CO2 als oplosmiddel wordt gebruikt, heeft het verschillende eigenschappen die afhangen van zijn vloeistoftoestand. Subkritisch CO2 duidt op CO2 in de toestand tussen 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) en bij een druk tussen 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Bij deze temperatuur en druk gedraagt CO2 zich als een dikke vloeistof. Wanneer de temperatuur en druk worden verhoogd tot boven de kritische temperatuur (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) en de kritische druk (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), zet het CO2 in de houder uit als een gas, maar met een dichtheid zoals die van een vloeistof. Dit staat bekend als superkritisch koolstofdioxide (sCO2 of SC-CO2)).
Extractie met subkritisch CO2 maakt gebruik van een lage temperatuur en een lage druk en kost daardoor meer tijd. Extractie met subkritisch CO2 levert kleinere opbrengsten op en kan mogelijk sommige terpenen en oliën behouden. Bij extractie met superkritisch CO2 worden hogere temperaturen en hogere drukken toegepast, die terpenen en andere fytochemicaliën kunnen beschadigen. Bij extracties met superkritisch CO2 is een nabehandelingsproces – bekend als winterisatie – vereist om ongewenste verbindingen zoals lipiden en chlorofyl te verwijderen. Tijdens de winterisatiestap wordt het ruwe extract in ethanol bevroren om de zuivere cannabinoïden en terpenen te scheiden van andere bijproducten die tijdens de extractie zijn verwijderd.