Ekstrakcja ultradźwiękowa z wykorzystaniem konopi jako surowca
- W przypadku marihuany sativy można wyróżnić dwa gatunki: marihuanę i konopie.
- Ultradźwięk jest dobrze znany jako metoda nadrzędna w izolowaniu kannabinoidów zarówno od marihuany, jak i konopi.
Ekstrakcja ultradźwiękowa kannabinoidów
Technologia ekstrakcji ultradźwiękowej jest wysoce skuteczna w uwalnianiu związków aktywnych (tj. kannabinoidów (cbdTHC, CBG), olejki eteryczne, terpeny itp.) z materiału roślinnego, takiego jak pąki, liście i łodygi.
Ekstrakcja ultradźwiękowa przewyższa konwencjonalne techniki ekstrakcji ze względu na szereg zalet:
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) jest dobrze znana jako technika intensyfikacji procesu, która poprawia przenoszenie masy i uwalnia wyższe plony związków bioaktywnych, takich jak kannabinoidy, terpeny itp.
Ultradźwięki wytwarzają wysokiej jakości ekstrakty, ponieważ ekstrakcja ultradźwiękowa nie wymaga stosowania ostrych, toksycznych rozpuszczalników do uwalniania kannabinoidów. Ekstrakcja ultradźwiękowa może być prowadzona na przykład z wodą, mieszaniną wody i alkoholu, alkoholem lub olejem (oliwkowym, kokosowym) jako rozpuszczalnikami. Dzięki temu ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) jest znacznie bardziej przyjazna dla środowiska.
Przeczytaj więcej o właściwym doborze rozpuszczalników do ekstrakcji ultradźwiękowej!
Łagodne warunki ekstrakcji ultradźwiękowej skutkują ekstraktem, który oferuje takie same, ale zintensyfikowane właściwości surowca (np. konopi, marihuany) - oferując doskonałe efekty zdrowotne, smak i zapach.
Ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher mogą być precyzyjnie kontrolowane. Dzięki pełnej kontroli nad parametrami procesu, takimi jak intensywność i temperatura, można uzyskać wyjątkowo wysoką jakość ekstraktu. Ponieważ sonikacja jest nietermiczną metodą przetwarzania, unika się degradacji termicznej składników wrażliwych na ciepło. Temperatury ekstrakcji pomiędzy 0-60°C są optymalne dla ekstraktów najwyższej jakości.
Kolejną zaletą ekstrakcji ultradźwiękowej jest szybki proces: Cały proces ekstrakcji zajmuje tylko kilka minut, aby uwolnić kannabinoidy z komórek roślinnych, podczas gdy inne techniki ekstrakcji wymagają godzin lub nawet dni czasu przetwarzania.
Zarówno koszty inwestycyjne, jak i operacyjne są minimalne w porównaniu z alternatywnymi ekstraktorami, np. ekstraktorami CO2 w stanie nadkrytycznym. Ultradźwiękowe systemy ekstrakcji zapewniają bardzo szybki zwrot z inwestycji.
UP400St do ekstrakcji kannabinoidów z konopi.
- Ekstrakty wysokiej jakości
- pełniejsze ekstrakcji
- Wysokie tempo ekstrakcji
- Ekstrakt o pełnym widmie
- Zastosowanie różnych rozpuszczalników
- atoksyczny
- Metoda nietermiczna (zimna)
- Szybki proces ekstrakcji
- Bezpieczny i łatwy w użyciu
- liniową skalowalność
Konopie vs Marihuana
Marihuana jest rodziną roślin, które można sklasyfikować w następujący sposób C. Indica i C. Sativa. Konopie i marihuana to gatunki Cannabis Sativa.
Porównując konopie i marihuanę, istnieje ogromne rozróżnienie; podczas gdy konopie zawierają bardzo niskie stężenie THC (0,3% lub mniej), marihuana jest bogata w THC o stężeniu od 15% do 40%.
Dlatego też do niedawna konopie uprawiano głównie do celów przemysłowych. Obecnie konopie są również cenione za wydajność CBD. CBD jest kannabinoidem o właściwościach przeciwzapalnych i anksykolitycznych, który nie jest substancją psychoaktywną. Marihuana uprawiana jest głównie ze względu na zawartość THC, która jest wykorzystywana do celów rekreacyjnych i leczniczych.
Olej konopny i CBD, główny kannabinoid znajdujący się w konopiach, są obiecującymi substancjami, które są podawane w celu pomocy w stanach chorobowych, takich jak stany lękowe, przewlekłe stany zapalne, choroby autoimmunologiczne, ból, bóle głowy i migrena, zaburzenia żołądkowo-jelitowe, i inne.
Sonikator sondowy UP400St to popularny ekstraktor ultradźwiękowy stosowany do izolacji CBD, THC, CBG, CBN, innych kannabinoidów, a także terpenów z konopi i marihuany.
Wysokowydajne wyciągi ultradźwiękowe
Hielscher Ultrasonics oferuje mały, średniej wielkości i Przemysł procesory ultradźwiękowe, które mogą działać 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. W zależności od surowca i objętości procesu, jesteśmy w stanie zaoferować Państwu system ekstrakcji ultradźwiękowej, który odpowiada Państwa potrzebom. Można wybrać pomiędzy ekstrakcją wsadową i ciągłą. Późniejsze skalowanie do większych wydajności procesu może być łatwo wykonane, ponieważ procesy ultradźwiękowe mogą być skalowane liniowo.
Systemy pilotażowe i przemysłowe Hielscher mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy – umożliwiając niezawodną i ciągłą pracę w trybie 24/7 z amplitudami do 200 µm. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe. Wytrzymałość sonikatorów Hielscher pozwala na pracę w ciężkich warunkach i w wymagających środowiskach.
Jako wieloletni, doświadczony producent wysokowydajnych ekstraktorów ultradźwiękowych, Hielscher jest niezawodnym partnerem w zakresie zaawansowanej ekstrakcji. My konsultować się i wspierać naszych klientów naszą wiedzą oraz prowadzić ich od badań wykonalności do instalacji przemysłowych.
Skontaktuj się z nami teraz! Chętnie porozmawiamy z Państwem o Państwa wymaganiach dotyczących ekstrakcji!
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Instalacja Hielscher UIP4000hdT, ekstraktora ultradźwiękowego o mocy 4 kW, do wydobycia przemysłowego.
Literatura / materiały źródłowe
- 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.
Fakty Warto wiedzieć
Ekstrakcja ultradźwiękowa rozwinęła się do najbardziej efektywnej i przyjaznej dla użytkownika techniki ekstrakcji związków bioaktywnych z roślin. Najbardziej znanym przykładem udanej ekstrakcji może być izolacja CBD i innych kannabinoidów z konopi indyjskich.
Metody ekstrakcji ultradźwiękowej i konwencjonalnej
Moczenie w etanolu jest metodą prostą, ale bardzo czasochłonną, wydajność procesu jest ograniczona, a koszty rozpuszczalnika i energii są wysokie. Pozostałości rozpuszczalnika w produkcie końcowym kolidują z celem uzyskania wysokiej jakości ekstraktu.
Wydobycie przy użyciu zamkniętego systemu węglowodorowego wymaga użycia paliw kopalnych, tak aby w produkcie końcowym można było znaleźć substancje wywołujące raka, takie jak benzen.
Systemy ekstrakcji CO2 na parametry nadkrytyczne wiążą się z wysokimi kosztami inwestycyjnymi oraz wysokim zużyciem energii. Ekstraktory nadkrytyczne CO2 wymagają dobrze wyszkolonego personelu do obsługi, ponieważ systemy CO2 pod wysokim ciśnieniem są niebezpieczne w obsłudze. Wyciek CO2 może spowodować uduszenie i śmierć pracowników.
Ekstrakcja wody krytycznej jest przyjazną dla środowiska alternatywą, która jest powolna i uwalnia tylko niewielki ułamek związków bioaktywnych.
Ekstrakcja ultradźwiękowa
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest techniką intensyfikacji ekstrakcji, która może być stosowana w połączeniu z woda (bezrozpuszczalnikowa) jak również z rozpuszczalniki takich jak etanol, etanol-woda, gliceryna, metanol, oleje roślinne lub inne wybrane rozpuszczalniki. Ekstrakcja ultradźwiękowa sprzyja przenoszeniu masy, tak aby wydajność ekstraktów na poziomie 95-99%. można uzyskać. Sonizacja może być łatwo skalowana i tworzy wysokiej jakości ekstrakty.
Niewielki ekstraktor ultradźwiękowy, taki jak UP400St (400 W) jest w stanie przetworzyć partię do 10 l w ciągu 5-15 minut (w zależności od parametrów procesu, takich jak surowiec (świeży lub suszony; pąki, liście, łodygi), rozpuszczalnik, temperatura).
Wydajny ekstraktor ultradźwiękowy UIP2000hdT o mocy 2 kW mogą być obsługiwane jako system liniowy. W trybie przepływowym, urządzenie UIP2000hdT z łatwością przetwarza od 200 do 800 l/h (również w zależności od parametrów procesu).
Koszt inwestycji w procesor ultradźwiękowy jest niski w porównaniu z ekstraktorem CO2. Również koszty energii związane z eksploatacją są pomijalne. Ekstraktory ultradźwiękowe są bardzo bezpieczne w obsłudze, łatwe do czyszczenia i wymagają bardzo niewielkiej konserwacji.
konopie indyjskie
Bioaktywne związki konopi indyjskich (zarówno konopie, jak i marihuana) zyskały wiele uwagi w bliższej przeszłości. Szczególnie w przypadku kannabinoidu Cannabidiol (CBD) wykazano wiele korzyści zdrowotnych, które sięgają od właściwości przeciwrakowych i przeciwzapalnych po łagodzenie bólu i działanie antydepresyjne. Oprócz kanabidiolu, konopie zawierają wiele innych kannabinoidów, takich jak THC (tetrahydrokanabinol), kannabinol (CBN), kannabigerol (CBG), kannabichromen (CBC) i kannabinodiol (CBND). Kannabinoidy wykazały ogromny potencjał terapeutyczny i znajdują się w centrum wielu badań naukowych.
Interakcja różnych kannabinoidów i innych związków bioaktywnych, takich jak terpeny, polifenole, flawonoidy i alkaloidy wydaje się przynosić jeszcze większe korzyści zdrowotne. Interakcja różnych terpenów, różnych kannabinoidów i innych związków roślinnych nosi nazwę “efekt świta”. Dzięki tym efektom entourage, ekstrakty o pełnym spektrum, które można z powodzeniem uzyskać poprzez ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami (UAE), znane są z wyjątkowych efektów terapeutycznych.
Marihuana Terpenes
Terpenoidy są składnikami olejków eterycznych, które można znaleźć w roślinach. Roślina marihuany jest bardzo bogata w terpeny. W marihuanie, terpeny są robione we włosach rośliny. Są to błyszczące, lepkie kryształki, które przylegają do liści i pąków. Te włośniki są naturalnym mechanizmem obronnym konopi, który chroni roślinę przed owadami i zwierzętami. Ze względu na aromatyczny zapach, terpeny działają odstraszająco. Dla nas, ludzi, najbardziej zauważalną cechą terpenów konopi indyjskich jest ich zapach. Terpeny te przyczyniają się do różnorodnych korzyści zdrowotnych rośliny konopi indyjskich (konopie i marihuana).
Oprócz aromatu i zapachu, cząsteczki terpenów są potężnymi substancjami botanicznymi, które oferują różne korzyści medyczne.
Zarówno marihuana, jak i konopie z rodzaju Cannabis Sativa zawierają wyjątkowo dużo terpenoidów i zawierają ponad 100 różnych rodzajów tych substancji.
Każdy terpen ma unikalne właściwości, od uspokajających do podnoszących. Na przykład nerolidol ma działanie uspokajające i przeciwlękowe, linalool pomaga w leczeniu objawów lęku i zapalenia stawów, podczas gdy mircena jest znana z łagodzenia przewlekłego bólu. Terpeny β-Myrcene, Ɣ-pinen i humulen zmniejszają stan zapalny i mają działanie przeciwbólowe.
Różne terpeny są unikalne dla marihuany, ale wiele terpenów występujących w marihuanie występuje również w kilku innych roślinach. Caryophyllene znajduje się np. w zielonych warzywach liściastych, chmiel jak również w rozmarynu i oregano. Limonene jest głównym terpenem występującym w owocach cytrusowych, takich jak cytryny i pomarańcze.
Efekt zachęty
Każdy terpen jest znany z określonych efektów terapeutycznych. Wiadomo jednak, że terpeny i inne związki botaniczne, takie jak polifenole i flawonoidy wykazują wyjątkowe efekty synergiczne, które prowadzą do poprawy symbiozy między kannabinoidami. Ta interakcja różnych związków bioaktywnych znana jest jako “efekt świta“.
Efekt entourage sprawia, że terpeny są bardziej biodostępne i pomagają organizmowi skuteczniej wchłaniać kannabinoidy.
Rodzaje związków bioaktywnych
Liczba, stężenie i różnorodność związków bioaktywnych są odpowiedzialne za właściwości lecznicze ekstraktu botanicznego. Te bioaktywne związki są syntetyzowane jako metabolity wtórne, które nie przyczyniają się do wzrostu lub fotosyntezy roślin. Są one jednak kluczowe dla roślin.’ przetrwanie i interakcja z jego otoczeniem. Botaniczne związki bioaktywne można podzielić na trzy klasy terpenów i terpenoidów, alkaloidów i związków fenolowych. Związki fenolowe są najbardziej rozpowszechnioną grupą metabolitów wtórnych w królestwie roślin i są dobrze znane i cenione za ich działanie przeciwutleniające. Inną ważną klasą związków fenolowych o niskiej masie cząsteczkowej są flawonoidy, które wykazują również bardzo silne działanie przeciwutleniające.
Asortyment związków fenolowych obejmuje kwasy fenolowe, takie jak kwasy benzoesowy i hydroksychinamiczny, flawonoidy, takie jak flawonoidy i flawonole, lignany i stylbeny. Ekstrakt pełnego spektrum (np. otrzymany przez ekstrakcja ultradźwiękowa z konopi indyjskich) obejmuje wszystkie te różne związki botaniczne, które wykazują najbardziej rozległe skutki zdrowotne.
Zasada działania ekstrakcji ultradźwiękowej
Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na falach akustycznych (ultradźwięki) połączonych w ciekłe media. Intensywne fale ultradźwiękowe generują cykle wysokiego ciśnienia / niskiego ciśnienia. Ze względu na różnice ciśnień podczas rozprzestrzeniania się fal ultradźwiękowych przez ciecz, pojawiają się pęcherzyki kawitacyjne. Implozja tych pęcherzyków kawitacyjnych powoduje, że warunki energetyczne są bardzo gęste.
Ultradźwiękowa ekstrakcja związków aktywnych i olejków eterycznych opiera się na zasadzie działania kawitacja akustyczna. Powyższy rysunek przedstawia efekt zawalenia się pęcherzyka kawitacyjnego i wynikające z tego uwolnienie olejku eterycznego z materiału roślinnego.
źródło: Altaf et al. 2018
Warunki w pobliżu implodujących pęcherzyków kawitacyjnych mogą być ekstremalne. – wytwarzające temperatury do 4500°C i ciśnienia do 100 MPa. Imlosion i wynikające z tego różnice ciśnień powodują bardzo duże siły ścinające i turbulencje w gorącym miejscu kawitacyjnym. Połączenie tych czynników różnicy ciśnień, różnicy temperatur i ścinania sprzyja przenoszeniu masy, a tym samym procesom ekstrakcyjnym. W wyniku intensywnych sił kawitacji ultradźwiękowej komórki (np. roślin, bakterii lub tkanek) zostają zakłócone, a materiał wewnątrzkomórkowy (np. oleje, lipidy, białka i związki aktywne) uwalniany jest do otaczającego rozpuszczalnika.
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest zatem preferowaną metodą intensyfikacji procesów ekstrakcji.
Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na kawitacji akustycznej i jej hydrodynamicznych siłach ścinających.
Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe w skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej.