Ultrasone extractie met hennep als grondstof
- Voor de cannabis sativa plant kunnen twee soorten worden onderscheiden: marihuana en hennep.
- Ultrasoon staat bekend als een superieure methode om cannabinoïden te isoleren uit zowel marihuana als hennep.
Ultrasone extractie van cannabinoïden
De ultrasone extractietechnologie is zeer efficiënt om de actieve bestanddelen vrij te maken (d.w.z. cannabinoïden (CBDTHC, CBG), essentiële oliën, terpenen etc.) van het plantmateriaal zoals knoppen, bladeren en stengels.
Ultrasone extractie overtreft conventionele extractie technieken door verschillende voordelen:
Ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) staat bekend als een procesversterkende techniek, die de massaoverdracht verbetert en hogere opbrengsten aan bioactieve stoffen vrijmaakt, zoals cannabinoïden, terpenen enz.
Ultrasoon extractie produceert extracten van hoge kwaliteit, omdat bij ultrasoon extractie geen agressieve, giftige oplosmiddelen nodig zijn om cannabinoïden vrij te maken. Ultrasone extractie kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd met water, een mengsel van water en alcohol, alcohol of olie (olijf, kokos) als oplosmiddel. Dit maakt ultrasoon geassisteerde extractie (UAE) aanzienlijk milieuvriendelijker.
Lees meer over de juiste keuze van oplosmiddelen voor ultrasone extractie!
De milde extractieomstandigheden van ultrasoonbehandeling resulteren in een extract dat dezelfde, maar intensievere eigenschappen van de grondstof (bijv. hennep, marihuana) biedt - met superieure gezondheidseffecten, smaak en geur.
Hielscher ultrasone extractors kunnen nauwkeurig worden geregeld. Door de volledige controle over de procesparameters zoals intensiteit en temperatuur kan een uitzonderlijk hoge extractkwaliteit worden verkregen. Aangezien sonicatie een niet-thermische verwerkingsmethode is, wordt thermische degradatie van warmtegevoelige componenten vermeden. Extractie temperaturen tussen 0-60°C zijn optimaal voor superieure extracten.
Een ander voordeel van ultrasone extractie is het snelle proces: Het hele extractieproces duurt slechts enkele minuten om de cannabinoïden 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 extractors, zoals superkritische CO2-extractors. Ultrasone extractiesystemen bieden een zeer snelle RoI.
UP400St voor de extractie van cannabinoïden uit hennep
- 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
Hennep vs Marihuana
Cannabis is een plantenfamilie die kan worden ingedeeld in C. Indica en C. Sativa. Hennep en marihuana zijn soorten van Cannabis Sativa.
Bij het vergelijken van hennep met marihuana is er een groot verschil: terwijl hennep een zeer lage concentratie THC bevat (0,3% of minder), is marihuana overvloedig aanwezig in THC met concentraties tussen 15% en 40%.
Daarom werd hennep tot voor kort voornamelijk gekweekt voor industriële doeleinden. Tegenwoordig wordt hennep ook gewaardeerd vanwege de CBD opbrengst. CBD is een niet-psychoactieve cannabinoïde met ontstekingsremmende en anxiolytische eigenschappen. Marihuana wordt voornamelijk gekweekt voor zijn 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, en maag- en darmaandoeningen.
Bekijk het eenvoudige protocol van ultrasone cannabisextractie met middelgrote batches van 120L!
De UP400St sonde sonicator is een populaire ultrasone extractor die wordt gebruikt voor het isoleren van CBD, THC, CBG, CBN, andere canabinoïden en terpenen uit hennep en marihuana.
Ultrasone afzuigers met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics biedt kleine, middelgrote en industrieel ultrasone processors, die 24/7 kunnen werken. Afhankelijk van uw grondstof en procesvolume kunnen we u een ultrasoon extractiesysteem aanbieden dat aan uw behoeften voldoet. U kunt kiezen tussen batch- en continue extractie. Later opschalen naar grotere procescapaciteiten is eenvoudig, omdat ultrasone processen lineair kunnen worden geschaald.
Hielscher pilot- en industriële systemen kunnen zeer hoge amplitudes leveren – waarmee amplitudes tot 200 µm betrouwbaar en continu in 24/7 bedrijf kunnen worden uitgevoerd. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. De robuustheid van Hielscher sonicators maakt het mogelijk om te werken onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Als ervaren fabrikant van krachtige ultrasone extractors is Hielscher uw betrouwbare partner voor geavanceerde extractie. Wij raadpleeg en staan onze klanten bij met onze kennis en begeleiden hen van haalbaarheidstests tot industriële installatie.
Neem nu contact met ons op! We bespreken graag uw afzuigingseisen met u!
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Installatie van de Hielscher UIP4000hdT, een 4kW ultrasone afzuigkap, voor industriële winning.
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.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Wetenswaardigheden
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 prominente voorbeeld van succesvolle extractie is misschien wel de isolatie van CBD en andere cannabinoïden uit cannabis.
Ultrasone vs. conventionele extractiemethoden
Weken in ethanol is een eenvoudige methode, maar het is erg tijdrovend, de procescapaciteit is beperkt en de oplosmiddel- en energiekosten zijn hoog. Overgebleven oplosmiddelen in het eindproduct worden verstoord door het doel om een extract van hoge kwaliteit te produceren.
Voor extractie met behulp van een gesloten koolwaterstofsysteem zijn fossiele brandstoffen nodig, waardoor kankerverwekkende stoffen zoals benzeen in het eindproduct kunnen worden aangetroffen.
Superkritische CO2-extractiesystemen hebben hoge investeringskosten en verbruiken veel energie. Superkritische CO2 afzuiginstallaties vereisen goed opgeleid personeel voor de bediening, aangezien de CO2-systemen onder hoge druk gevaarlijk zijn om te bedienen. Als CO2 weglekt, kan dit leiden tot verstikking en de dood van de aanwezige werknemers.
Kritische waterextractie is een milieuvriendelijk alternatief, dat langzaam is en waarbij slechts een klein deel van de bioactieve stoffen vrijkomt.
ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een intensiverende extractietechniek die kan worden gebruikt in combinatie met water (oplosmiddelvrij) en met oplosmiddelen zoals ethanol, ethanol-water, glycerine, methanol, plantaardige oliën of andere oplosmiddelen naar keuze. Ultrasone extractie bevordert de massaoverdracht zodat extractopbrengsten van 95-99% kan worden verkregen. Sonificatie kan gemakkelijk worden opgeschaald en produceert extracten van hoge kwaliteit.
Een kleinschalige ultrasone extractor zoals de UP400St (400 W) is in staat om een batch van maximaal 10 liter binnen 5-15 minuten te verwerken (afhankelijk van procesparameters zoals grondstof (vers of gedroogd; knoppen, bladeren, stengels), oplosmiddel, temperatuur).
De 2kW krachtige ultrasone afzuigkap UIP2000hdT kan worden gebruikt als inline systeem. In de doorstroommodus is de UIP2000hdT verwerkt met gemak 200 tot 800 l/uur (ook afhankelijk van de procesparameters).
De investeringskosten voor een ultrasone processor zijn laag in vergelijking met een CO2-extractor. Ook de energiekosten voor de werking zijn te verwaarlozen. Ultrasone extractoren zijn zeer veilig in gebruik, gemakkelijk schoon te maken en vereisen zeer weinig onderhoud.
cannabis
De bioactieve bestanddelen van de cannabisplant (zowel hennep als marihuana) hebben in het nabije verleden veel aandacht gekregen. Vooral voor de cannabinoïde cannabidiol (CBD) zijn veel gezondheidsvoordelen aangetoond, variërend van kankerbestrijdende en ontstekingsremmende eigenschappen tot pijnstillende en antidepressieve effecten. Naast cannabidiol bevat de cannabisplant vele andere cannabinoïden zoals THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromeen (CBC) en cannabinodiol (CBND). Cannabinoïden hebben een enorm therapeutisch potentieel en staan in het middelpunt van vele onderzoeken.
De wisselwerking tussen de verschillende cannabinoïden en andere bioactieve bestanddelen zoals terpenen, polyfenolen, flavonoïden en alkaloïden lijkt te resulteren in nog betere gezondheidsvoordelen. Het samenspel van verschillende terpenen, verschillende cannabinoïden en andere plantaardige bestanddelen heet “entourage-effect”. Vanwege deze entourage-effecten staan extracten met een volledig spectrum, die met succes verkregen kunnen worden via ultrasoon ondersteunde extractie (UAE), bekend om hun uitzonderlijke therapeutische effecten.
Cannabis Terpenen
Terpenoïden zijn essentiële oliecomponenten die kunnen worden gevonden in plantaardige producten. 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 aan de bladeren en toppen kleven. Deze trichomen zijn het natuurlijke verdedigingsmechanisme van de cannabisplant, dat de plant beschermt tegen insecten en dieren. Door de geur werken de terpenen afwerend. Voor ons mensen is de geur het meest opvallende kenmerk van cannabis terpenen. Deze terpenen dragen bij aan de vele gezondheidsvoordelen van de cannabisplant (hennep en marihuana).
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 uitzonderlijk veel terpenoïden en bevatten meer dan 100 verschillende soorten van deze stoffen.
Elke terpeen heeft unieke eigenschappen die variëren van kalmerend tot opwekkend. Zo heeft nerolidol bijvoorbeeld kalmerende en angstwerende effecten, helpt linalool bij symptomen van angst en artritis, terwijl myrceen bekend staat om de verlichting van chronische pijn. De terpenen β-cyrceen, Ɣ-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, komen ook voor in verschillende andere planten. Caryofylleen komt bijvoorbeeld voor in groene bladgroenten, hop evenals in rozemarijn en oregano. Limoneen is de belangrijkste terpeen in citrusvruchten zoals citroenen en sinaasappels.
Het Entourage Effect
Elk terpeen staat bekend om zijn specifieke therapeutische effecten. Van terpenen en andere botanische verbindingen zoals polyfenolen en flavonoïden is echter bekend dat ze uitzonderlijke synergetische effecten vertonen, die resulteren in een verbeterde symbiose tussen cannabinoïden. Deze interactie van verschillende bioactieve verbindingen staat bekend als “entourage-effect“.
Het entourage-effect maakt terpenen biologisch beter beschikbaar en helpt het lichaam om de cannabinoïden efficiënter op te nemen.
Soorten bioactieve stoffen
Het aantal, de concentratie en de verscheidenheid aan bioactieve stoffen zijn verantwoordelijk voor de geneeskrachtige 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 de omgeving. Botanische bioactieve verbindingen kunnen grofweg worden ingedeeld in de drie klassen terpenen en terpenoïden, alkaloïden en fenolische verbindingen. Fenolische verbindingen vormen de meest verspreide groep secundaire metabolieten in het plantenrijk en zijn bekend en gewaardeerd om hun antioxidatieve effecten. Een andere belangrijke klasse van fenolische verbindingen met een laag moleculair gewicht zijn de flavonoïden, die ook zeer sterke antioxidatieve effecten hebben.
Het scala aan fenolverbindingen omvat fenolzuren zoals benzoëzuur en hydroxycinnamzuur, flavonoïden zoals flavonen en flavonolen, lignanen en stilbenen. Een extract met een volledig spectrum (bijv. verkregen door ultrasone extractie van cannabis) bevat al deze verschillende botanische verbindingen, die de meest uiteenlopende gezondheidseffecten vertonen.
Het werkingsprincipe van ultrasone extractie
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische golven (ultrageluid) gekoppeld in een vloeibaar medium. Intense ultrageluidsgolven 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.
Ultrasone extractie van actieve bestanddelen en essentiële oliën is gebaseerd op het werkingsprincipe van Akoestische cavitatie. De bovenstaande figuur laat het effect zien van het instorten van een cavitatiebel en het vrijkomen van etherische olie uit plantaardig materiaal.
bron: Altaf et al. 2018
De omstandigheden in de nabijheid van imploderende cavitatiebellen kunnen extreem zijn – waarbij temperaturen tot 4500 °C en drukken tot 100 MPa worden geproduceerd. De imlosie en resulterende herverzadigingsverschillen resulteren in zeer hoge schuifkrachten en turbulenties in de cavitatiehaard. De combinatie van deze factoren van drukverschillen, warmteverschillen en afschuiving bevordert massaoverdracht en daarmee extractieprocessen. Door de intense ultrasone cavitatiekrachten worden cellen (bijv. van planten, bacteriën of weefsel) verstoord en komt het intracelulaire materiaal (zoals oliën, lipiden, eiwitten en actieve bestanddelen) vrij in het omringende oplosmiddel.
Ultrasone extractie is daarom de voorkeursmethode om extractieprocessen te intensiveren.
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de bijbehorende hydrodynamische schuifkrachten
Krachtige ultrasone extractors van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.