Terpeenwinning door Ultrasonics
Het is bewezen dat ultrasone terpeenwinning een hoge opbrengst aan terpeencaryofyleenoxide oplevert, bijvoorbeeld uit cannabis en hop. Caryofieleenoxide is een terpeen dat voorkomt in cannabis, hop, peper, basilicum en rozemarijn. Als actieve verbinding wordt geëxtraheerd terpeencaryofyleenoxide gebruikt als smaakstofadditief en gezondheidssupplement.
Gebruik van geëxtraheerd karyofloogeenoxide
Caryofieleenoxide onderscheidt zich door zijn aromatische geur en smaak (d.w.z. kruiden). Door zijn intense aromatische geur en smaak wordt het vaak gebruikt als smaak- en geurstof in levensmiddelen en als geurstof. Bovendien heeft het ook het vermogen om zich te binden met de endocriene CB2-receptoren in het menselijk lichaam, wat het een interessante farmaceutische component maakt.
Ultrasone extractie van karyofyleenoxide
Ultrasone extractie van terpeencaryofyleenoxide is een uitstekende techniek om hoge opbrengsten te produceren, bijvoorbeeld van hennep en hop. Lees meer over akoestische cavitatiehet actieve principe van ultrasone extractie!
Als voorbeeld, β-caryofyleenoxide werd ultrasoon geëxtraheerd met het ultrasoon apparaat. UP100H (100W, 30kHz) van gedroogde hopknoppen.
De GC-analysegegevens tonen de extractieopbrengst van β-caryofyleenoxide, geëxtraheerd met Hielscher's UP100H van hop.
UP400St – 400W krachtige ultrasone processor voor terpeen extractie met roerwerk
Gaschromatografische analyse van ultrasone hopextracten: β-caryofyleenoxide, α-caryofyleenoxide, α-caryofyleen, α-pineen, myreen, limoneen, α-caryofyleen en caryofyleenoxide en andere.
Naast β-caryofyleenoxide werden ook andere terpenen zoals α-caryofyleen, α-pineen, myreen, limoneen en α-caryofyleen met succes gewonnen.
Hoe worden terpenen uit planten geëxtraheerd met behulp van ultrasoon onderzoek? Een stap-voor-stap instructie!
- Eerst wordt het plantenmateriaal vermalen of in kleine stukjes gehakt om de oppervlakte voor extractie te vergroten.
- Het plantenmateriaal wordt dan gemengd met een oplosmiddel (zoals ethanol of water) om de terpenen te extraheren.
- Ter ondersteuning van het extractieproces wordt vervolgens gebruik gemaakt van ultrasone trillingen van het sonde-type, waarbij ultrasone golven met een hoge intensiteit en lage frequentie van ongeveer 20 kHz op de slurry worden toegepast. Dit veroorzaakt akoestische cavitatie en een snelle trilling van het oplosmiddel, wat de desintegratie en verstoring van de plantencellen en het vrijkomen van de terpenen bevordert.
- Het mengsel wordt vervolgens gefilterd om het vaste plantenmateriaal te scheiden van de vloeistof die de geëxtraheerde terpenen bevat.
- De vloeistof wordt dan verdampt of verder verwerkt om het oplosmiddel te verwijderen en de terpenen te concentreren.
- Het eindproduct is een terpeenrijk extract dat kan worden gebruikt in diverse toepassingen zoals voedingssupplementen, functionele voedingsmiddelen en cosmetica.
Protocol voor ultrasone terpeenwinning
De hop werd gemalen met een conventionele koffiemolen om een meer homogene deeltjesgrootte van het hopmonster te verkrijgen.
4,5 mg hop werd in een flesje gedaan en vervolgens werd er 5 ml ethanol aan toegevoegd. De flacon werd in een bekerglas met ijswater geplaatst om de warmte af te voeren. Toen werd het monster gesoniseerd met een UP100Huitgerust met sonotrode MS7, bij een amplitude-instelling van 50% gedurende 90 seconden.
Gaschromatografische analyse van ultrasoon hopextract:
Sonificatie zorgt voor een hoge massatransfer tussen de celmatrix en het oplosmiddel, waardoor een zeer hoge opbrengst aan kwalitatief hoogstaand extract wordt verkregen.
- hoogwaardige terpeene extracten (geen thermische degradatie)
- hoge opbrengsten
- snelle procedure
- snelle RoI
- mildere oplosmiddelen
- minder solventgebruik
- veilig en eenvoudig te bedienen
- Laag onderhoud
- groene, milieuvriendelijke terpeenwinning
Ultrasone terpeenwinning valt op als een groene extractiemethode, die het mogelijk maakt de terpeenextractieprocedure aanzienlijk te versnellen en tegelijkertijd minder energie te verbruiken dan andere conventionele extractiemethoden (d.w.z. superkritisch CO2, Soxhlet enz.). Andere voordelen in verband met het gebruik van ultrasone extractie van terpenen zijn een eenvoudige hantering van de ultrasone extractor, een snel proces, geen chemisch afval, een hoog rendement, milieuvriendelijk, verbeterde kwaliteit door milde verwerkingsomstandigheden en het voorkomen van thermische degradatie.
Ultrasone afzuigkappen voor Terpenen
De onderstaande tabel geeft u een indicatie welk ultrasoon apparaat het meest geschikt is voor uw terpeenwinning.
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000 |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Krachtige ultrasone homogenisatoren van laboratorium tot industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Caryofieleen
Caryofieleen of (-)-β-caryofieleen, is een natuurlijke bicyclische sesquiterpeen die in veel etherische oliën voorkomt. De volgende kruiden staan bekend als een goede bron van karyofyleen: hennephennep (Cannabis sativa), zwarte karwij (Carum nigrum), kruidnagel (Syzygium aromaticum), hop (Humulus lupulus), basilicum (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), zwarte peper (Piper nigrum)lavendel (Lavandula angustifolia), rozemarijn (Rosmarinus officinali, en copaiba-olie (Copaifera spp.). β-caryofyllene is een fytocannabinoïde met een sterke affiniteit met cannabinoïde receptor type 2 (CB 2), maar niet met cannabinoïde receptor type 1 (CB 1).
Caryofyleenoxide
Caryofilleenoxide (ook β-caryofilleenoxide) is het oxidatiederivaat van β-caryofilleen en is een wit kristallijn vast poeder met een smeltpunt van ca. 62 °C.
Het wordt gewaardeerd om zijn ontstekingsremmende, lokale verdovingsmiddelen en antioxidatieve effecten. Eerste onderzoek suggereert dat karyofyleenoxide ook een potentieel medicijn kan zijn voor de behandeling van kanker. Caryofylleenoxide maakt deel uit van de cyclobutaanring, die al wordt gebruikt in medisch onderzoek om het veelgebruikte chemotherapiemiddel carboplatine te synthetiseren.
Caryofyleenoxide, waarin de olefine van karyofylleen een epoxide is geworden, is een goedgekeurd bestanddeel voor het aromatiseren van levensmiddelen.
Zowel β-caryophyleen als β-caryophyleenoxide vertonen een lage oplosbaarheid in water, wat hun absorptie in de cel belemmert. Om deze sesquiterpenen te gebruiken als medicinale geneesmiddelen of voedingssupplementen, is de inkapseling in liposomen de slechte oplosbaarheid van deze sesquiterpenen in waterige vloeistoffen te overwinnen en de biologische beschikbaarheid en bio-activiteit te garanderen. Klik hier voor meer informatie over het ultrasoon inkapselen van bioactieve stoffen!
Caryofylleenoxide in Cannabis
In de cannabis sativa plant wordt karyofyleenoxide gevonden als een sesquiterpeen, dat bestaat uit drie isopreen eenheden. Caryofieleenoxide is een van de grootste en meest voorkomende terpenen in de cannabisplant en is verantwoordelijk voor het kenmerkende aroma en de geur van cannabis. Ultrasone extractie wordt met succes toegepast voor de productie van volledige reeks cannabidiolololololiën met een volledig spectrumzodat het entourage effect van de verschillende verbindingen wordt gegeven.
Ultrasone cavitatie voor extractie
Wanneer krachtige ultrasone golven in een vloeistof worden ingebracht, ontstaan er compressie- en expansiecycli (rarefaction) cycli in de vloeistof. Tijdens de ijleemtes of zogenaamde cavitatiebellen ontstaan er in een vloeistof zogenaamde cavitatiebellen. Deze cavitatiebelletjes, kleine vacuümbelletjes, ontstaan wanneer de onderdruk optreedt, zodat de lokale treksterkte van de vloeistof wordt overwonnen. De vacuümbellen groeien over verschillende compressie-/ongelukscycli heen tot ze niet meer energie kunnen absorberen en de cavitatiebubbel een sn-implosieve ineenstorting ondergaat. Dit fenomeen staat bekend als cavitatie. Volgens het onderzoek van Prof. Suslick (1990) zijn er in cavitatiebellen extreme omstandigheden met temperaturen tot 5000 K, drukken tot 1000 atmosfeer, verwarmings-koelingssnelheid boven 1010 K/s en vloeistofjets met een snelheid tot 280 m/s, die als zeer hoge schuifkracht en turbulenties in de cavitatiezone verschijnen. De combinatie van deze factoren (druk, warmte, afschuiving en turbulentie) wordt gebruikt om de massaoverdracht in het extractieproces te versnellen. Bovendien worden deze lokaal voorkomende condities ook gebruikt in ultrasone processen, zoals homogenisatie, emulgatie of dispersie.
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de hydrodynamische afschuifkrachten.
Ultrasone extractie van terpenen
Het principe van ultrasone extractie is gebaseerd op twee effecten, die worden veroorzaakt wanneer krachtige ultrasone golven in een vloeistof of drijfmest worden omgezet:
Eerst wordt het oplosmiddel (het omringende vloeibare medium) in de celmatrix geduwd. Afhankelijk van de amplitude en sterkte van de cavitatie wordt de celwand geperforeerd of verstoord door de vloeistofdruk.
In de tweede plaats wordt de inhoud van de cel (d.w.z. intracellulair materiaal) tijdens de zeldzoekingscyclus uit de binnenste cel gespoeld. Na ultrasone extractie bevinden de beoogde verbindingen zich in het oplosmiddel en kunnen ze van het oplosmiddel worden gescheiden (bv. door verdamping van het oplosmiddel), zodat uiteindelijk een zuiver extract wordt verkregen.
De samenstelling van de grondstof (zoals vochtgehalte, maceratie/freesgraad en deeltjesgrootte, en het gekozen oplosmiddel zijn zeer belangrijke factoren om een efficiënt en effectief ultrasoon extractieproces te verkrijgen. Ook de ultrasone procesparameters zijn essentieel: amplitude, druk, druk, temperatuur en geluidstijd moeten worden vastgesteld en geoptimaliseerd voor de beste resultaten.