Ultrasone extractie met behulp van hennep als grondstof
- Voor de cannabis sativa plant kunnen twee soorten worden onderscheiden: marihuana en hennep.
- Ultrasoon is bekend als een superieure methode om cannabinoïdes te isoleren van zowel marihuana als hennep.
Hennep vs. marihuana
Cannabis is een plantenfamilie die kan worden ingedeeld in de volgende categorieën C. Indica en C. Sativa. Hennep en marihuana zijn soorten van Cannabis Sativa.
Bij het vergelijken van hennep versus marihuana is er een groot verschil; terwijl hennep een zeer lage concentratie THC (0,3% of minder) bevat, is marihuana overvloedig aanwezig in THC met concentraties tussen de 15% en 40%.
Daarom werd hennep tot voor kort voornamelijk voor industriële doeleinden geteeld. Tegenwoordig wordt hennep ook gewaardeerd om zijn CBD-opbrengst. CBD is een niet-psychoactieve cannabinoïde die ontstekingsremmende, anxiolytische eigenschappen heeft. Marihuana wordt voornamelijk gekweekt vanwege het THC-gehalte, dat wordt gebruikt voor recreatieve en medicinale doeleinden.
Hennepolie en CBD, de belangrijkste cannabinoïde in hennep, zijn veelbelovende stoffen die worden toegediend om te helpen bij medische aandoeningen zoals angst, chronische ontstekingen, auto-immuunziekten, pijn, hoofdpijn en migraine, maag- en darmstoornissen, naast andere.
Ultrasone extractie van kannabinoïden
De ultrasone extractietechnologie is zeer efficiënt om de actieve verbindingen (d.w.z. cannabinoïdes (intern, THC, CBG), essentiële oliën, terpenen enz.) van het plantaardig materiaal zoals knoppen, bladeren en stengels.
Ultrasone extractie presteert beter dan conventionele extractietechnieken gedurende verschillende voordelen:
Ultrasonisch geassisteerde extractie (VAE) staat bekend als een procesversterkende techniek, die de massatransfer en het vrijkomen van stoffen verbetert. hogere opbrengsten van bioactieve stoffen zoals cannabinoïdes, terpenen, enz.
Ultrasoontechniek levert het volgende op hoogwaardige extracten aangezien voor ultrasone extractie geen harde, giftige oplosmiddelen nodig zijn om cannabinoïdes vrij te maken. Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd met water, alcohol/watermengsel, alcohol of olie (olijf-, kokosnoot- of olijvenmengsel) als volgt oplosmiddelenbijvoorbeeld. Dit maakt de ultrasoon ondersteunde extractie (VAE) aanzienlijk milieuvriendelijker.
De milde extractiecondities van de VAE resulteren in een extract, dat dezelfde, maar intensievere eigenschappen van de grondstof (bijv. hennep, marihuana) biedt - met superieure gezondheidseffecten, smaak en geur.
Hielscher's ultrasone extractoren kunnen nauwkeurig worden aangestuurd. Door de volledige controle over de procesparameters zoals intensiteit en temperatuur kan een uitzonderlijk hoge extractkwaliteit worden verkregen. Aangezien de sonificatie een nietthermische verwerkingsmethode, wordt thermische degradatie van warmtegevoelige componenten vermeden. Extractietemperaturen tussen 0-60°C zijn optimaal voor superieure extracten.
Een ander voordeel van de VAE is de snel proces: Het hele extractieproces duurt slechts enkele minuten om de cannabinoïdes uit de plantencellen vrij te maken, terwijl andere extractietechnieken uren of zelfs dagen verwerkingstijd vergen.
Zowel de investerings- als operationele kosten zijn minimaal in vergelijking met alternatieve afzuiginstallaties, zoals superkritische CO2 extractors. Ultrasone extractiesystemen hebben een zeer snelle RoI.
UP400St voor de extractie van cannabinoïdes uit hennep...
- Hoge kwaliteit extracten
- vollediger extractie
- hoge uitmalingspercentage
- Volledig spectrum extract
- Gebruik van verschillende oplosmiddelen
- niet giftig
- Niet-thermische (koude) methode
- Snel extractieproces
- Veilig en gemakkelijk te gebruiken
- lineaire schaalbaarheid
Ultrasone extractors met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics’ aanbiedingen klein, middelgroot en industrieel ultrasone processoren, die 24/7 kunnen worden bediend. Afhankelijk van uw grondstof en procesvolume kunnen wij u een ultrasoon afzuigsysteem aanbieden dat aan uw behoeften voldoet. U kunt kiezen tussen batch- of continue extractie. Later opschalen naar grotere procescapaciteiten kan eenvoudig worden gedaan omdat ultrasone processen lineair kunnen worden opgeschaald.
Hielscher's pilot en industriële systemen kunnen zeer hoge amplitudes leveren. – waardoor amplitudes tot 200µm betrouwbaar en continu in 24/7 werking kunnen draaien. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt het mogelijk om te werken in zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Als ervaren fabrikant van krachtige ultrasone afzuigapparaten met jarenlange ervaring is Hielscher uw betrouwbare partner voor een geavanceerde afzuiging. We raadpleging en onze klanten bijstaan met onze kennis en hen begeleiden van haalbaarheidstests tot industriële installatie.
Neem nu contact met ons op! Wij zijn blij om uw afzuigingseisen met u te bespreken!
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Installatie van Hielscher's UIP4000hdTeen 4kW ultrasone afzuiger, voor industriële extractie.
Literatuur / Referenties
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Echografie behandeling: Een nieuwe verwerkingstechniek voor de conservering van voedingsmiddelen. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensivering van bio-actieve stoffen extractie uit medicinale planten door middel van ultrasone bestraling. Farmacognitie Rev. 2014 jul-dec. 2014; 8(16): 88-95.
- Charu Agarwal, Katalin Máthé, Támas Hofmann, Levente Csóka (2018): Echografie-ondersteunde extractie van cannabinoïdes uit Cannabis Sativa L. Geoptimaliseerd door Response Surface Methodology. Journal of Food Science, februari 2018.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Ultrasone extractie is uitgegroeid tot de meest effectieve en gebruiksvriendelijke techniek als het gaat om de extractie van bioactieve stoffen uit plantaardige producten. Het meest in het oog springende voorbeeld van succesvolle extractie zou de isolatie van CBD en andere cannabinoïdes uit cannabis kunnen zijn.
Ultrasone vs. conventionele extractiemethoden
Het weken in ethanol is een eenvoudige methode, maar het is zeer tijdrovend, de procescapaciteit is beperkt en de oplosmiddel- en energiekosten zijn hoog. Resterend oplosmiddel in het eindproduct is een belemmering voor het doel om een hoogwaardig extract te produceren.
Voor de winning met behulp van een gesloten koolwaterstofsysteem is het gebruik van fossiele brandstoffen nodig, zodat kankerverwekkende stoffen zoals benzeen in het eindproduct kunnen worden gevonden.
superkritisch CO2 afzuigsystemen zijn hoog in investeringskosten en energieverbruik. Superkritische CO2 afzuiginstallaties vereisen goed opgeleid personeel voor de werking, aangezien de hoge druk CO2 systemen zijn gevaarlijk om te bedienen. Wanneer de CO2 lekt het kan verstikkingsdood van de aanwezige werknemers veroorzaken.
Kritische wateronttrekking is een milieuvriendelijk alternatief, dat traag is en slechts een klein deel van de bioactieve stoffen vrijmaakt.
Ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een intensivering van de extractietechniek die kan worden gebruikt in combinatie met water (oplosmiddelvrij) alsook met oplosmiddelen zoals ethanol, ethanol-water, glycerine, methanol, plantaardige oliën of andere oplosmiddelen naar keuze. Ultrasone extractie bevordert de massa-overdracht zodat opbrengsten uit de extracten van 95-99%. kan worden verkregen. De geluidsweergave kan eenvoudig worden opgeschaald en levert een hoogwaardig extract op.
Een kleinschalige ultrasone afzuiging zoals de UIP400St (400W) is in staat om een partij van maximaal 10L te verwerken binnen 5-15min (afhankelijk van procesparameters zoals grondstof (vers of gedroogd; knoppen, bladeren, stengels), oplosmiddel, temperatuur). De 2kW krachtige ultrasone afzuigkap met 2kW vermogen UIP2000hdT kan worden gebruikt als inline systeem. In de doorstromingsmodus wordt de UIP2000hdT verwerkt gemakkelijk 200 tot 800L/uur (ook afhankelijk van de procesparameters).
De investeringskosten voor een ultrasone processor zijn laag in vergelijking met een CO2 afzuigkap. Ook de energiekosten voor de werking zijn verwaarloosbaar. Ultrasone afzuigkappen zijn zeer veilig te bedienen, eenvoudig te reinigen en vereisen zeer weinig onderhoud.
Vergelijking tussen ultrasone (groene) en controlerende (blauwe) extractie. bron: Agarwal et al. 2018
hennep
De bioactieve bestanddelen van de cannabisplant (zowel hennep als marihuana) hebben in het verleden veel aandacht gekregen. Vooral voor de cannabinoïde cannabinoïde Cannabidiol (CBD) zijn veel gezondheidsvoordelen aangetoond, die reiken van kankerbestrijding en ontstekingsremmende eigenschappen tot pijnverlichtende en antidepressieve effecten. Naast cannabidiol bevat de cannabisplant nog vele andere cannabinoïdes zoals THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromeen (CBC) en cannabinodiol (CBND). Cannabinoïden hebben een immens therapeutisch potentieel aangetoond en zijn het onderwerp van vele onderzoeken.
De interactie van de verschillende cannabinoïdes en andere bioactieve stoffen zoals terpenen, polyfenolen, flavonoïden en alkaloïden lijkt te resulteren in nog betere gezondheidsvoordelen. Het samenspel van verschillende terpenen, verschillende cannabinoïdes en andere plantaardige verbindingen wordt het volgende genoemd “neveneffect”. Door deze entourage-effecten zijn extracten met een volledig spectrum, die met succes kunnen worden verkregen via ultrasonisch geassisteerde extractie (VAE), bekend om hun uitzonderlijke therapeutische effecten.
Cannabis-terpenen
Terpenoïden zijn etherische oliecomponenten, die in plantaardige producten kunnen worden gevonden. De cannabisplant is zeer rijk aan terpenen. In cannabis worden terpenen gemaakt in de trichomen van de plant. De trichomen zijn de glanzende, kleverige kristallen die zich aan de bladeren en knoppen hechten. Deze trichomen zijn het natuurlijke afweermechanisme van de cannabisplant, die de plant beschermt tegen insecten en dieren. Door de geurige geur werken de terpenen als een afstotend middel. Voor ons mensen is het meest opvallende kenmerk van cannabis terpenen hun geur. Deze terpenen dragen bij aan de vele gezondheidsvoordelen van de cannabisplant (hennep en marihuana). Een paar terpenen zoals THC werken als psychoactieve stof en zorgen ervoor dat de “hoog” effect.
Naast hun aroma en geur zijn terpeenmoleculen krachtige botanische stoffen die verschillende medische voordelen bieden.
Zowel marihuana als hennep van het geslacht Cannabis Sativa bevatten een uitzonderlijke hoeveelheid terpenoïden en meer dan 100 verschillende soorten van deze stoffen.
Elke terpeen heeft unieke eigenschappen die variëren van kalmerend tot verheffend. Nerolidol heeft bijvoorbeeld kalmerende en anti-angst effecten, linalool helpt bij het beheersen van symptomen van angst en artritis, terwijl van myrcene bekend is dat het chronische pijn verlicht. De terpenen β-Myrcene, ?-pineen en humuleen verminderen ontstekingen en hebben een pijnstillende werking.
Verschillende terpenen zijn uniek voor cannabis, maar veel van de terpenen die in cannabis voorkomen zijn ook in andere planten aanwezig. Caryofyllene komt bijvoorbeeld voor in groene bladgroenten, hops maar ook in rozemarijn en oregano. Limoneen is het belangrijkste terpeen dat in citrusvruchten zoals citroenen en sinaasappels voorkomt.
Het entourage-effect
Elk terpeen staat bekend om zijn specifieke therapeutische effecten. Het is echter bekend dat terpenen en andere botanische verbindingen zoals polyfenolen en flavonoïden uitzonderlijke synergetische effecten vertonen, die resulteren in een verbeterde symbiose tussen cannabinoïden. Deze interactie van verschillende bio-actieve stoffen staat bekend als “neveneffect“.
Het entourage effect maakt de terpenen beter biologisch beschikbaar en helpt het lichaam om de cannabinoïdes efficiënter te absorberen.
Soorten bio-actieve verbindingen
Het aantal, de concentratie en de verscheidenheid aan bioactieve stoffen zijn verantwoordelijk voor de medicinale eigenschappen van een botanisch extract. Deze bioactieve stoffen worden gesynthetiseerd als secundaire metabolieten, die niet bijdragen aan de groei of fotosynthese in planten. Ze zijn echter cruciaal voor de planten...’ overleving en interactie met zijn omgeving. Botanische bioactieve verbindingen kunnen in grote lijnen worden ingedeeld in de drie klassen van terpenen en terpenoïden, alkaloïden en fenolverbindingen. Fenolverbindingen zijn de meest verspreide groep secundaire metabolieten in het plantenrijk en zijn bekend en gewaardeerd om hun antioxidatieve werking. Een andere belangrijke klasse van laag-moleculair-gewicht fenolverbindingen zijn de flavonoïden, die ook zeer sterke antioxidatieve effecten vertonen.
Het assortiment van fenolverbindingen omvat fenolzuren zoals benzoëzuur en hydroxycinnaminezuren, flavonoïden zoals flavonen en flavonolen, lignanen en stilbenen. Een volledig spectrumextract (bijvoorbeeld verkregen door middel van ultrasone extractie uit cannabis) omvat al deze verschillende botanische verbindingen, die de meest uiteenlopende gezondheidseffecten vertonen.
Het werkingsprincipe van ultrasone extractie
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische golven (ultrasone trillingen) gekoppeld aan een vloeibaar medium. Intense ultrasone golven genereren hoge druk / lage druk cycli. Door drukverschillen tijdens de voortplanting van ultrageluidsgolven door de vloeistof ontstaan cavitatiebellen. De implosie van deze cavitatiebellen resulteert in energiedichte omstandigheden.
De ultrasone extractie van actieve verbindingen en etherische oliën is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Bovenstaande figuur toont het effect van een instorting van een cavitatiebel en het vrijkomen van etherische olie uit plantaardig materiaal.
bron: Altaf et al. 2018
De omstandigheden in de nabijheid van imploderende cavitatieblaasjes kunnen extreem zijn. – die temperaturen tot 4500°C en drukken tot 100 MPa produceren. De imlosion en de resulterende ressure differentiëlen resulteren in zeer hoge schuifkrachten en turbulenties in de cavitatie-hotspot. De combinatie van deze factoren van drukverschillen, warmtedifferentiëlen en afschuiving bevordert de massatransfer en daarmee de extractieprocessen. Door de intense ultrasone cavitatiekrachten worden cellen (bv. van planten, bacteriën of weefsel) verstoord en komt het intracellulaire materiaal (zoals oliën, lipiden, eiwitten en actieve verbindingen) vrij in het omringende oplosmiddel.
Ultrasone extractie is daarom de beste methode om de extractieprocessen te intensiveren.
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de hydrodynamische afschuifkrachten.
Krachtige ultrasone extractoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.