Wysoce wydajna ekstrakcja kannabidiolu (CBD) z konopi
Ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher stanowią najnowocześniejszą technologię niezawodnej i wydajnej ekstrakcji olejów konopnych i CBD. Sonikacja jest dobrze znana jako wysoce skuteczna technika ekstrakcji, umożliwiająca uwalnianie cennych związków z surowców roślinnych. W porównaniu z innymi metodami ekstrakcji, takimi jak ekstrakcja nadkrytycznym CO2, technika ultradźwiękowa przewyższa je pod względem wydajności, prostoty obsługi i wszechstronności zastosowań.
Ekstrakcja ultradźwiękowa
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest dobrze znanym i od dawna stosowanym procesem pozyskiwania cennych związków z surowców roślinnych. Dlatego sonikacja jest idealną techniką produkcji wysokiej jakości olejów CBD. Dzięki precyzyjnie kontrolowanej kawitacji ultradźwiękowej komórki roślinne są perforowane, a rozpuszczalnik jest wtłaczany do ich wnętrza, gdzie wchłania związki wewnątrzkomórkowe, takie jak kannabinoidy, terpeny, flawonoidy itp.
Dużą zaletą sonikacji jest zakres temperatur, w którym można prowadzić ekstrakcję. Ekstrakcję ultradźwiękową można przeprowadzać w etanolu o temperaturze od gorącej/ciepłej aż po kriogeniczną (-70°C). Umożliwia to ukierunkowane wyodrębnianie pożądanych związków. Sonikacja w kriogenicznym etanolu pozwala uzyskać głównie kannabinoidy i terpeny, natomiast ekstrakcja w ciepłym/gorącym etanolu prowadzi do pozyskania szerokiej gamy związków fitochemicznych (np. aldehydów, estrów, etyli, ketonów). Ekstrakty o pełnym spektrum zawierają wiele kannabinoidów, terpenów i innych związków fitochemicznych. Zgodnie z efektem otoczenia związki fitochemiczne (np. kannabinoidy) wykazują działanie synergistyczne, dzięki czemu działają lepiej w połączeniu z innymi związkami chemicznymi pochodzenia roślinnego. Oznacza to, że olej CBD zawierający CBD oraz inne kannabinoidy, terpeny i związki fitochemiczne będzie miał znacznie silniejsze działanie terapeutyczne niż olej CBD zawierający wyłącznie CBD. Unika się jednak ekstrakcji chlorofilu, ponieważ nadaje on ekstraktowi nieprzyjemny smak.
Krok po kroku
- Ekstrakcja ultradźwiękowa: Ekstrakcję ultradźwiękową można łatwo przeprowadzać w trybie okresowym lub ciągłym przepływowym – w zależności od objętości przetwarzanego materiału. Proces ekstrakcji jest bardzo szybki i pozwala uzyskać dużą ilość związków aktywnych.
- Filtracja: Przefiltruj mieszaninę materiału roślinnego i cieczy przez filtr papierowy lub worek filtracyjny, aby usunąć z cieczy stałe części roślin.
- Odparowanie: Do oddzielenia oleju CBD od rozpuszczalnika zazwyczaj stosuje się wyparkę rotacyjną. Rozpuszczalnik, np. etanol, można odzyskać i wykorzystać ponownie.
- Nanoemulgowanie: Za pomocą sonikacji oczyszczony olej CBD można przetworzyć w stabilną nanoemulsję, która zapewnia doskonałą biodostępność.
Pobierz tutaj szczegółową instrukcję krok po kroku!
Wysoka wydajność ekstrakcji
Ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher można precyzyjnie dostosować do optymalnych warunków ekstrakcji – uzyskując z surowca (liści, pąków, łodyg konopi itp.) największą ilość ekstraktu o najwyższej jakości. Intensywność ultradźwięków ma kluczowe znaczenie przy ekstrakcji związków roślinnych, takich jak wysokiej jakości olej CBD z konopi. Nasze sonikatory UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt i UIP2000hdt są wyposażone w precyzyjną regulację amplitudy, czujnik temperatury oraz kontrolę czasu, aby umożliwić pracę w optymalnych warunkach. Kolorowy ekran dotykowy i sterowanie przez przeglądarkę sprawiają, że obsługa i monitorowanie są proste i niezawodne.
Ultradźwiękowa ekstrakcja CBD z konopi w trybie okresowym, w objętości 120L, z użyciem UIP2000hdT i mieszadła
UP400St do ekstrakcji kannabinoidów z konopi
Rozpuszczalniki do ekstrakcji ultradźwiękowej
Etanol jest powszechnie stosowany jako rozpuszczalnik do ekstrakcji kannabinoidów. Sonikatory Hielscher znacznie rozszerzają wybór rozpuszczalników: mieszanina wody i etanolu, etanol kriogeniczny, etanol, alkohol o wysokiej zawartości etanolu, gliceryna itp.
Etanol jest bardzo popularnym rozpuszczalnikiem, ponieważ rozpuszcza zarówno substancje polarne (hydrofilowe), jak i niepolarne (hydrofobowe/lipofilowe). Do ekstrakcji ultradźwiękowej można również stosować mieszaniny etanolu i wody w różnych proporcjach. Zalety mieszanin etanolu i wody obejmują niższe koszty (ze względu na mniejszą ilość etanolu) oraz większe bezpieczeństwo dzięki mniejszej palności. Ekstrakcja ultradźwiękowa z użyciem kriogenicznego etanolu (około -70°C) zapewnia bardzo wysoką wydajność i jakość.
Prosta i bezpieczna obsługa
Nasze urządzenia ultradźwiękowe zaprojektowano z myślą o optymalnej łatwości użytkowania, co oznacza, że nasze ekstraktory ultradźwiękowe można obsługiwać łatwo i bezpiecznie. Chętnie pomagamy klientom podczas przygotowywania ich instalacji i udzielamy zaleceń dotyczących ustawień oraz parametrów ultradźwięków. Oferujemy urządzenie najlepiej dopasowane do Twoich potrzeb – do przetwarzania okresowego i w linii procesowej.
Zalety w porównaniu z ekstrakcją CO2
Ekstraktory wykorzystujące nadkrytyczny CO2 są drogie w zakupie i eksploatacji. Prowadzenie ekstrakcji CO2 jest skomplikowane i wymaga specjalisty, który wie, jakie ciśnienia i temperatury są odpowiednie do uzyskania pożądanych kannabinoidów i terpenów. Wysokie ciśnienia i wysokie temperatury znacząco przyczyniają się do wzrostu kosztów w porównaniu z konwencjonalną ekstrakcją cieczową. Dla porównania, urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej są niedrogie w zakupie i eksploatacji, a sama metoda pozwala uzyskać dużą ilość ekstraktu w ciągu kilku minut. Ponieważ sonikację przeprowadza się przy ciśnieniu otoczenia (lub nieznacznie podwyższonym) i w niskich temperaturach, prowadzenie ekstrakcji ultradźwiękowej jest łatwe i bezpieczne. Sonikatory Hielscher są cenione i preferowane ze względu na wysoką wydajność ekstrakcji, kompatybilność z różnymi rozpuszczalnikami, łatwość obsługi i liniową skalowalność.
Nanoemulsje
Aby uzyskać wysoką biodostępność i najlepsze efekty działania CBD, krople oleju CBD należy podawać w postaci nanokropel.
Zaletą sonikatorów Hielscher jest ich wszechstronność: nasze systemy ultradźwiękowe można wykorzystywać do ekstrakcji z konopi ORAZ do produkcji nanoemulsji. Wystarczy kupić tylko jedno urządzenie, aby ekstrahować CBD z konopi, a następnie przetwarzać olej CBD w stabilną nanoemulsję o wysokiej biodostępności.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowym nanoemulgowaniu CBD!
Systemy ultradźwiękowe o dużej mocy – od skali laboratoryjnej po pilotażową i przemysłową.
Ekstraktory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności
Hielscher Ultrasonics dostarcza urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej z konopi i emulgowania nanoformulacji.
Oprócz precyzyjnej regulacji i łatwości użytkowania wszystkie nasze urządzenia ultradźwiękowe są przystosowane do pracy 24/7. Nasze systemy umożliwiają uzyskiwanie amplitud od niskich aż po bardzo wysokie. Do ekstrakcji kannabinoidów i terpenów oferujemy specjalne sonotrody ultradźwiękowe (znane również jako sondy lub rogi ultradźwiękowe), zoptymalizowane pod kątem łagodnego wyodrębniania wysokiej jakości substancji aktywnych. Wszystkie nasze systemy można wykorzystywać do ekstrakcji, a następnie emulgowania kannabinoidów.
Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach.
Skontaktuj się z nami już dziś! Chętnie polecimy zestaw ultradźwiękowy najlepiej dopasowany do Twoich potrzeb w zakresie ekstrakcji!
- Ekstrakty wysokiej jakości
- Pełniejsza ekstrakcja
- Wysoka wydajność ekstrakcji
- Ekstrakt o pełnym spektrum
- Stosowanie różnych rozpuszczalników
- Nietoksyczność
- Metoda nietermiczna (na zimno)
- Szybki proces ekstrakcji
- Bezpieczeństwo i łatwość obsługi
- Liniowa skalowalność
Literatura / źródła
- 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.
Warto wiedzieć
Zalety ekstrakcji ultradźwiękowej
Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja powstaje w wyniku działania ultradźwięków o dużej mocy w cieczy i charakteryzuje się efektami mechanicznymi o dużej gęstości energii, które występują w tak zwanych punktach gorących.
Ekstrakcja ultradźwiękowa – efekty kawitacyjne
Gdy fale ultradźwiękowe o dużej mocy są sprzęgane z cieczą (np. zawiesiną materiału roślinnego w rozpuszczalniku), rozchodzą się w niej, powodując naprzemienne cykle wysokiego i niskiego ciśnienia. Podczas cykli niskiego ciśnienia powstają maleńkie pęcherzyki próżniowe (tak zwane pęcherzyki kawitacyjne), które rosną przez kilka cykli ciśnienia. Po osiągnięciu określonego rozmiaru, gdy pęcherzyki nie mogą już pochłaniać więcej energii, gwałtownie implodują podczas cyklu wysokiego ciśnienia. Implozja pęcherzyków charakteryzuje się intensywnymi siłami kawitacyjnymi, obejmującymi mikroturbulencje i strumienie cieczy o prędkościach do 100m/s. Te kawitacyjne efekty ścinania są również znane jako efekty sonomechaniczne. Ekstrakcja ultradźwiękowa cząsteczek bioaktywnych jest powodowana głównie przez efekty sonomechaniczne:
Wyjątkowe warunki kawitacji ultradźwiękowej powodują perforację i/lub rozrywanie ścian i błon komórkowych oraz umożliwiają głębsze wnikanie rozpuszczalnika do próbki. Ekstrakcja ultradźwiękowa pozwala zatem na bardzo szybkie wyodrębnianie związków – przewyższając konwencjonalne metody ekstrakcji dzięki krótszemu czasowi procesu, większej wydajności i niższym temperaturom. Jako łagodna obróbka (sono-)mechaniczna ekstrakcja ultradźwiękowa zapobiega termicznej degradacji związków bioaktywnych i przewyższa inne techniki, takie jak konwencjonalna ekstrakcja rozpuszczalnikowa, hydrodestylacja czy ekstrakcja Soxhleta, o których wiadomo, że niszczą cząsteczki wrażliwe na ciepło. Te zalety sprawiają, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką uwalniania z surowców roślinnych związków aktywnych wrażliwych na temperaturę.
Dlatego ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką pozyskiwania z materiałów roślinnych cząsteczek bioaktywnych, takich jak polifenole, terpeny, olejki eteryczne i kannabinoidy.
Wyjątkowe warunki kawitacji ultradźwiękowej powodują perforację i/lub rozrywanie ścian i błon komórkowych oraz umożliwiają głębsze wnikanie rozpuszczalnika do próbki. Ekstrakcja ultradźwiękowa pozwala zatem na bardzo szybkie wyodrębnianie związków – przewyższając konwencjonalne metody ekstrakcji dzięki krótszemu czasowi procesu, większej wydajności i niższym temperaturom. Jako łagodna obróbka mechaniczna ekstrakcja ultradźwiękowa zapobiega termicznej degradacji związków bioaktywnych i przewyższa inne techniki, takie jak konwencjonalna ekstrakcja rozpuszczalnikowa, hydrodestylacja czy ekstrakcja Soxhleta, o których wiadomo, że niszczą cząsteczki wrażliwe na ciepło. Te zalety sprawiają, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką uwalniania z surowców roślinnych związków aktywnych wrażliwych na temperaturę.
Ekstrakcja ultradźwiękowa z komórek roślinnych: mikroskopowy przekrój poprzeczny (TS) przedstawia mechanizm działania podczas ekstrakcji ultradźwiękowej z komórek (powiększenie 2000x) [źródło: Vilkhu et al. 2011]
Kannabinoidy
Kannabinoidy to naturalnie występujące związki obecne w roślinie Cannabis sativa. W konopiach występuje ponad 480 różnych związków. Konopie (nazywane również marihuaną) są rośliną leczniczą o wyjątkowo silnym działaniu. Spośród szerokiej gamy związków aktywnych terapeutycznie 85 związków fitochemicznych określa się mianem kannabinoidów (a kolejne mogą zostać wykryte). CBD i THC (tetrahydrokannabinol / Δ9-THC) to najbardziej znane kannabinoidy. Najważniejszą cechą odróżniającą je od siebie jest to, że CBD nie ma działania psychotropowego, natomiast THC wykazuje działanie psychoaktywne.
Kannabinoidy są przyjmowane w celach rekreacyjnych i medycznych.
Dane farmakokinetyczne CBD:
biodostępność – po podaniu doustnym: 13–19%, po podaniu wziewnym: 11–45% (średnio 31%)
okres półtrwania eliminacji: 9 godzin
W USA produkty CBD zawierające mniej niż .03% THC, pozyskiwane z nasion lub łodyg konopi przemysłowych, są legalne na mocy prawa federalnego i można je legalnie kupować we wszystkich stanach, niezależnie od obowiązujących w nich przepisów dotyczących marihuany.
Dane farmakokinetyczne THC:
biodostępność – po podaniu doustnym: 6–20%, po podaniu wziewnym: 10–35%
okres półtrwania eliminacji: 1,6–59 godzin, 25–36 godzin (dronabinol podawany doustnie)
Nanoformulacje
Nanokannabinoidy to oleje konopne przygotowane w postaci emulsji typu olej w wodzie o nanometrycznej wielkości kropel, która zapewnia wysoką biodostępność (szybsze wchłanianie i silniejsze efekty zdrowotne), dzięki czemu można je podawać w niższych dawkach. Ponadto nanoemulsje konopne można łatwo dodawać do produktów medycznych, napojów, produktów spożywczych i kosmetyków (np. kremów, balsamów). Ponieważ nanoemulsje są często półprzezroczyste, można je łatwo wprowadzać do innych produktów bez wpływu na ich wygląd.
Aby uzyskać nanoemulsję wysokiej jakości, należy uwzględnić wielkość kropel oraz wskaźnik polidyspersyjności (PDI), które są ważnymi czynnikami znacząco wpływającymi na stabilność nanoemulsji. Wysoki wskaźnik polidyspersyjności wskazuje na obecność dużych kropel, które destabilizują emulsję przez koalescencję i dojrzewanie Ostwalda. Małe rozmiary kropel i wąski rozkład ich wielkości są zatem ważnym czynnikiem sprzyjającym stabilności i dłuższemu okresowi przydatności (nano- / mikro-)emulsji.
Nanoemulsje konopne: W przypadku nanoemulsji oleju konopnego lub CBD olej konopny / CBD miesza się z wysokiej jakości olejem spożywczym. Typowe oleje roślinne to olej MCT, olej kokosowy, olej z awokado, oliwa z oliwek, olej lniany, olej ze słodkich migdałów i olej z orzechów włoskich. Jako emulgatory (substancje powierzchniowo czynne, środki zwilżające, stabilizatory) z powodzeniem stosowano polisorbat 80, lecytynę, saponiny z mydłoki, lecytynę sojową i korę mydłoki. Można dodatkowo dodawać gumę ksantanową, pektynę lub białko serwatkowe, aby poprawić reologię i stabilność emulsji.
Ekstrakcja CO2
Ekstrakcję CO2 można przeprowadzać na dwa sposoby: jako ekstrakcję nadkrytyczną i podkrytyczną. Gdy CO2 jest stosowany jako rozpuszczalnik, ma różne właściwości zależne od jego stanu fizycznego. Podkrytyczny CO2 oznacza CO2 w stanie przy temperaturze w zakresie 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) i ciśnieniu w zakresie 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Przy tej temperaturze i tym ciśnieniu CO2 zachowuje się jak gęsty płyn. Gdy temperatura i ciśnienie wzrastają i przekraczają temperaturę krytyczną (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) oraz ciśnienie krytyczne (72,9atm, 7,39MPa, 1 071psi), CO2 rozprzestrzenia się w pojemniku jak gaz, ale ma gęstość podobną do cieczy. Jest to tak zwany nadkrytyczny dwutlenek węgla (sCO2 lub SC-CO2)).
Ekstrakcja podkrytycznym CO2 wykorzystuje niską temperaturę i niskie ciśnienie, dlatego trwa dłużej. Ekstrakcja podkrytycznym CO2 zapewnia mniejszą wydajność i może zachować część terpenów i olejów. Przy ekstrakcji nadkrytycznym CO2 stosuje się wyższe temperatury i wyższe ciśnienia, które mogą uszkadzać terpeny i inne związki fitochemiczne. Po ekstrakcji nadkrytycznym CO2 wymagany jest dalszy proces – znany jako winteryzacja – w celu usunięcia niepożądanych związków, takich jak lipidy i chlorofil. Podczas etapu winteryzacji surowy ekstrakt zamraża się w etanolu, aby oddzielić czyste kannabinoidy i terpeny od innych produktów ubocznych pozyskanych podczas ekstrakcji.