Equipamento de extração de canábis – A vantagem da sonicação
O equipamento de extração ultrassónica apresenta muitas vantagens que fazem desta técnica o método de extração superior para o cânhamo e a marijuana. Embora a extração de compostos bioativos como o THC e o CBD da canábis possa ser realizada através de diferentes técnicas, a sonicação oferece inúmeras vantagens. Devido aos seus elevados rendimentos, à elevada qualidade dos extratos, à rapidez do processo, aos baixos custos de investimento e de operação e à utilização segura e fácil, a extração ultrassónica é o método preferido para os processos de extração na produção de extratos de canábis, tanto em pequena escala como à escala industrial.
Vantagens da extração ultrassónica de canábis
Os sonicadores de sonda são um tipo de equipamento de extração que utiliza ondas ultrassónicas para desintegrar o material vegetal e extrair os compostos desejados. Este método demonstrou superar os métodos tradicionais de extração na extração de canábis por várias razões:
- Eficiência: As sondas ultrassónicas podem extrair uma percentagem mais elevada dos compostos-alvo do material vegetal do que os métodos tradicionais de extração, como a extração com solventes ou a destilação por arrastamento de vapor. Isto deve-se ao facto de as sondas ultrassónicas utilizarem ondas sonoras de alta frequência para desintegrar o material vegetal ao nível celular, facilitando a extração dos compostos desejados.
- Extração rápida: As sondas ultrassónicas podem extrair compostos-alvo do material vegetal numa questão de minutos, enquanto os métodos tradicionais de extração podem demorar horas ou mesmo dias. Isto significa que as sondas ultrassónicas podem processar mais material em menos tempo, tornando este método de extração mais eficiente.
- Espectro completo: Os sonicadores de sonda extraem toda a gama de compostos bioativos. Isto permite produzir, com sondas ultrassónicas, extratos de espectro completo, conhecidos pelo seu efeito de comitiva, que pode ser importante para fins medicinais ou de investigação.
- Segurança: As sondas ultrassónicas são consideradas um método de extração mais seguro em comparação com os métodos tradicionais, como a extração com solventes, que pode envolver a utilização de solventes inflamáveis e potencialmente tóxicos, ou os extratores com CO2 supercrítico, que funcionam a pressões elevadas. A extração ultrassónica é compatível com qualquer tipo de solvente, incluindo água e etanol aquoso, tornando-a um método de extração mais seguro e mais respeitador do ambiente.
Em resumo, a extração de canábis com sondas ultrassónicas apresenta várias vantagens relativamente aos métodos tradicionais de extração, incluindo maior eficiência, rapidez, seletividade e segurança.
Extrator ultrassónico UIP2000hdT (2kW) para a produção industrial de extratos de canábis totalmente naturais e biológicos.
Sonicadores versus extrator com CO2 para a extração de canábis
A extração com CO2 supercrítico é um método convencional de produção de extratos de canábis. No entanto, devido aos custos elevados, aos problemas de segurança e à complexidade de operação, os sonicadores substituíram inúmeros extratores com CO2 instalados. Leia abaixo as vantagens que permitem à sonicação superar a extração com CO2 supercrítico.
- Rendimento: A extração ultrassónica demonstrou produzir rendimentos mais elevados dos compostos desejados em comparação com a extração com CO2. Isto deve-se ao facto de a extração ultrassónica poder desintegrar o material vegetal ao nível celular, permitindo uma extração mais eficiente dos compostos-alvo.
- Rapidez: A extração ultrassónica pode ser concluída numa questão de minutos, enquanto a extração com CO2 pode demorar várias horas. Isto significa que a extração ultrassónica é um método mais rápido e pode processar maiores volumes de material em menos tempo.
- Seletividade: A extração ultrassónica produz extratos de amplo espectro, que contêm uma vasta gama de compostos bioativos. Os extratos de amplo espectro são valorizados pelo seu chamado efeito de comitiva, no qual as substâncias apoiam e reforçam sinergicamente os seus efeitos específicos. Isto torna a extração ultrassónica uma excelente opção para extratos terapêuticos, bem como para fins de investigação.
- Eficiência energética: A extração ultrassónica consome menos energia do que a extração com CO2, tornando-a uma opção mais respeitadora do ambiente.
- Custo do equipamento: O equipamento de extração ultrassónica é geralmente menos dispendioso do que o equipamento de extração com CO2, o que pode torná-lo uma opção mais acessível para os produtores de pequena escala.
- Segurança: A extração ultrassónica pode ser realizada sem utilizar solventes inflamáveis ou tóxicos. A água e o etanol aquoso são os solventes mais utilizados na extração de canábis. Em contrapartida, a extração com CO2 exige a utilização de CO2 sob alta pressão. Estas pressões elevadas implicam o risco de fugas de CO2 ou de falhas do equipamento e os perigos associados à alta pressão. Por conseguinte, a extração ultrassónica é considerada um método mais seguro tanto para os operadores como para o ambiente.
Extração ultrassónica de canábis – O princípio de funcionamento dos ultrassons na extração
A extração por ultrassons baseia-se no princípio da cavitação acústica. A aplicação de ultrassons de alta potência a líquidos e suspensões resulta em cavitação intensa e forças de cisalhamento. Numa suspensão de folhas, botões florais, flores, caules e outras partes da planta, as células vegetais sofrem rutura devido às forças de cisalhamento ultrassónicas e os compostos bioativos, como o canabidiol (CBD) e o tetrahidrocanabinol (THC), são libertados. A extração ultrassónica está bem estabelecida como uma técnica altamente eficiente e fiável para isolar compostos bioativos de origem vegetal. Especialmente na produção de óleos de canábis de elevada qualidade, a sonicação tem demonstrado o seu valor devido aos elevados rendimentos (maior produção de extrato), à excelente qualidade (espectro completo) e ao curto tempo de processamento. A aplicação de ondas ultrassónicas é um tratamento mecânico, não tóxico, seguro e respeitador do ambiente.
Extração ultrassónica de canábis num lote de 120L com UIP2000hdT e agitador
- Rendimento mais elevado
- Elevada qualidade
- Sem degradação térmica
- Extração rápida
- Operação simples e segura
- Extração ecológica
Visão geral – As vantagens dos extratores ultrassónicos Hielscher
Eficiência
- Rendimentos mais elevados
- Processo de extração rápido – em poucos minutos
- Extratos de elevada qualidade – extração suave e não térmica
- Solventes ecológicos (água, etanol, glicerina, óleos vegetais, etc.)
Simplicidade
- Ligar e utilizar – Configuração e operação em poucos minutos
- Elevada capacidade de processamento – Para a produção de extratos em grande escala
- Operação por lotes ou contínua em linha
- Instalação e colocação em funcionamento simples
- Portátil / Móvel – Unidades portáteis ou montadas sobre rodas
- Aumento linear de escala – adicione outro sistema ultrassónico em paralelo para aumentar a capacidade
- Monitorização e controlo remotos – através de PC, smartphone ou tablet
- Sem necessidade de supervisão do processo – Configure e coloque em funcionamento
- Elevado desempenho – concebido para produção contínua 24/7
- Robustez e manutenção reduzida
- Elevada qualidade – concebido e fabricado na Alemanha
- Carga e descarga rápidas entre lotes
- Fácil de limpar
Segurança
- Operação simples e segura
- Extração sem solventes ou com solventes (água, etanol, óleos vegetais, glicerina, etc.)
- Sem pressões e temperaturas elevadas
- Disponíveis sistemas à prova de explosão com certificação ATEX
- Fácil de controlar (também por controlo remoto)
UP400St – Extração ultrassónica de matérias-primas vegetais, como a canábis, num lote de 8L
Equipamento ultrassónico para extração de canábis
A Hielscher Ultrasonic é o seu parceiro de confiança em equipamentos de extração ultrassónica de elevado desempenho para a extração de canábis e de outras matérias-primas vegetais. Com inúmeras instalações em todo o mundo, os extratores ultrassónicos Hielscher são amplamente reconhecidos pela sua elevada taxa de extração, fiabilidade e robustez.
Desde os sonicadores de bancada mais pequenos e compactos, como o UP400St (400W), até ao UIP16000hdT, o mais potente do mundo, a Hielscher abrange toda a gama de equipamentos de extração por ultrassons. Isto permite-nos recomendar-lhe o extrator ultrassónico mais adequado aos requisitos do seu processo.
Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha
Os sonicadores Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção do mais elevado nível. A robustez e a facilidade de operação permitem integrar os nossos sonicadores sem dificuldades em instalações industriais. Os sonicadores Hielscher suportam facilmente condições adversas e ambientes exigentes.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial importância a sonicadores de elevado desempenho que incorporam tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com os requisitos CE e cumprem os requisitos UL, CSA e RoHs.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:
| Volume do lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | – | UP100H |
| 10 a 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 a 300L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| – | superior | conjunto de UIP16000 |
Informações úteis
Visão geral e comparação dos métodos de extração de canábis mais comuns
Extração ultrassónica
Produto: A extração ultrassónica produz um extrato de espectro completo de elevada qualidade. O extrato bruto é refinado por filtração, destilação e/ou winterização.
Custo do equipamento: desde aprox. US$5 000 até várias centenas de milhares de dólares (US$100 000), dependendo da capacidade e da configuração
Configuração: operação por lotes/em barris ou contínua em linha
Competências técnicas: fácil e seguro de manusear e operar
Solvente: podem ser utilizados todos os tipos de solventes, como água, mistura de água e álcool, álcool isopropílico, hexano, etanol, metanol, butano, óleos vegetais (azeite, óleo de coco), glicerina, etc.
Compostos-alvo: espectro completo (todos os canabinoides e terpenos disponíveis)
Principais vantagens: elevado rendimento, fácil de operar, económico, fácil aumento de escala para produção industrial
Extração com solventes (álcool, etanol)
Produto: normalmente, um extrato bruto que requer refinação adicional, como winterização ou filtração. Habitualmente, o extrato etanólico é refinado adicionalmente por destilação após a winterização e a filtração.
Custo do equipamento: entre $5 000 e milhões, dependendo da dimensão, das capacidades ou das possibilidades de automatização.
Competências técnicas: formação em química básica/nível de competência intermédio.
Compostos-alvo: todos os canabinoides disponíveis; o extrato resultante contém baixas quantidades de monoterpenos.
CO2 – Extração
Produto: extrato bruto que requer refinação adicional, como winterização ou filtração
Custo do equipamento: entre $100 000 e milhões de USD, dependendo da dimensão, das capacidades ou da automatização
Competências técnicas: formação para operar com CO2 líquido (sistema sob alta pressão – segurança)
Compostos-alvo: canabinoides com apenas baixas quantidades de monoterpenos
Extração com hidrocarbonetos
Produto: shatter, budder, cera, HTFSE, HCFSE, ou extrato bruto para destilação, ou terpenos a adicionar ao destilado
Custo do equipamento: $5 000 a $100 000, dependendo da dimensão e das capacidades
Competências técnicas: formação em química e segurança (utilização de fluidos inflamáveis, butano líquido)
Compostos-alvo: todos os canabinoides
Aplicação de ondas ultrassónicas na extração
Quando se aplicam ultrassons de elevado desempenho a sistemas líquidos (incluindo suspensões e pastas viscosas), gera-se cavitação acústica. A cavitação acústica descreve o fenómeno de formação, crescimento e subsequente implosão das bolhas de cavitação. Durante a propagação das ondas ultrassónicas, as bolhas de vácuo oscilam, crescem e colapsam no momento em que deixam de conseguir absorver mais energia. A implosão das bolhas cria localmente condições extremas de temperaturas, pressões e velocidades de aquecimento e arrefecimento muito elevadas, bem como diferenciais de pressão e jatos de líquido. As condições extremas resultam em efeitos térmicos, mecânicos e químicos. A rutura celular e a libertação de compostos bioativos (= extração) constituem um efeito mecânico muito eficaz e eficiente.
A cavitação acústica, gerada por ultrassons de alta intensidade e baixa frequência, cria forças de cisalhamento intensas e elevados diferenciais locais de pressão e temperatura, que proporcionam o impacto necessário para a rutura celular, a mistura intensa e a transferência de massa. Estas forças de cisalhamento ultrassónicas são aplicadas com sucesso na extração de canábis.
Devido à sua produção superior de extrato, à elevada taxa de extração, à rapidez do processo e à operação simples e segura, a extração ultrassónica é utilizada com sucesso para extrair uma grande variedade de compostos de origem vegetal.
As ondas ultrassónicas potentes provocam a rutura da matriz celular das estruturas biológicas e libertam os compostos bioativos. A transferência de massa entre o material vegetal e o solvente é intensificada. Devido a estes mecanismos, a extração ultrassónica é altamente eficiente na extração de canábis.
Exemplos de destaque da extração ultrassónica são canábis (canabinoides e óleo de canábis provenientes de marijuana e cânhamo), curcumina, pimenta, açafrão, café, melão-amargo, azeite, óleo de abacate, hena, ervas ayurvédicas, gengibre, chá e outras ervas medicinais.
Descarboxilação
A descarboxilação é uma etapa importante para a produção eficiente dos principais compostos bioativos da canábis, como o Δ9-tetrahidrocanabinol (Δ9-THC), o canabidiol (CBD) e o canabigerol (CBG). A descarboxilação, também conhecida como «ativação» ou «descarboxilação» na linguagem corrente, é aplicada como pré-tratamento para aumentar o teor de THC (delta9-tetrahidrocanabinol) no material vegetal. Quimicamente, a descarboxilação é uma reação na qual um grupo carboxilo (-COOH) é removido e se liberta dióxido de carbono (CO2). Para aumentar o teor de THC do material vegetal de canábis, aplica-se a etapa de descarboxilação. Através da descarboxilação, a quantidade de ácido Δ9-tetrahidrocanabinólico (THCA) não psicoativo pode ser convertida em THC psicoativo. O ácido Δ9-tetrahidrocanabinólico descarboxila quando é aquecido (a aprox. 105°C / 220°F durante 30 min. para material seco, até 90min. para material vegetal húmido), convertendo-se então no composto psicoativo Δ9-tetrahidrocanabinol.
De forma semelhante, o material vegetal de canábis rico em CBD-A pode ser descarboxilado por tratamento térmico e, desse modo, convertido em CBD. Para a winterização do material vegetal, o material vegetal seco e picado é aquecido a aprox. 160°C / 320°F durante 30–60min. para iniciar a descarboxilação.
Temperaturas de descarboxilação dos canabinoides:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314,6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
Processos a jusante – Filtração e destilação
Após a extração ultrassónica, as partículas de canábis têm de ser removidas do líquido por filtração. Para tal, a suspensão de canábis é passada por um filtro, como uma malha (por exemplo, uma manga filtrante), ou filtrada com um filtro-prensa. A solução-mãe resultante, composta pelo solvente (por exemplo, etanol) e pelo extrato de canábis, é depois concentrada através da separação do etanol. Os métodos de destilação típicos para a remoção de solventes utilizam evaporadores rotativos ou sistemas de destilação a vácuo.
Um evaporador rotativo (coloquialmente, roto-vap) é habitualmente utilizado para separar solventes, como o etanol, da canábis, produzindo assim um óleo de canábis refinado. A temperatura regulada e a facilidade de manuseamento fazem do evaporador rotativo o equipamento de destilação predominante na indústria da canábis.
A destilação a vácuo é utilizada sobretudo para isolar CBD para utilização farmacêutica e medicinal, quando é necessário remover terpenos e/ou THC. Uma vez que os terpenos, o THC e o CBD têm pontos de ebulição elevados (entre 160–250°C / 310–482°F), uma destilação em condições atmosféricas exigiria um tratamento a alta temperatura, que implica a degradação térmica dos canabinoides sensíveis ao calor. Além disso, a exposição ao oxigénio desencadeia reações oxidativas que afetam negativamente a qualidade dos canabinoides. A aplicação de vácuo reduz os pontos de ebulição. Para além disso, o oxigénio é removido com a aplicação de vácuo. Assim, a destilação em condições de vácuo reduz a degradação térmica e oxidativa dos extratos.
Winterização
A winterização é o processo de remoção dos lípidos, gorduras e ceras vegetais através de uma lavagem com álcool, para separar os canabinoides e os terpenos de substâncias indesejadas, como ceras vegetais, gorduras e clorofila. Para a winterização, o óleo de canábis extraído é colocado em etanol e arrefecido até temperaturas inferiores a -20°C / -6°F. A estas temperaturas baixas, os lípidos, as gorduras e as ceras precipitam e podem ser removidos.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho, desde a escala laboratorial até à escala industrial.