Extração ultrassónica de canábis rápida e simples
Extraia canabinoides, terpenos e outros compostos valiosos da canábis mais rapidamente com os sistemas de extração ultrassónica Hielscher. Os ultrassons de potência intensificam a transferência de massa, rompem as células vegetais e ajudam a libertar os compostos ativos de forma eficiente para o solvente escolhido – desde etanol e óleos alimentares até meios de extração especializados.
Equipamento de extração ultrassónica de canábis para rendimentos superiores e processamento mais rápido
Quer esteja a desenvolver um protocolo laboratorial, a validar um processo piloto ou a aumentar a escala para produção industrial, os sonicadores Hielscher permitem-lhe controlar com precisão a amplitude, a temperatura, a pressão, o tempo de residência e as condições do solvente. Isto torna a extração ultrassónica uma escolha fiável para obter extratos reprodutíveis de canábis e cânhamo, com tempos de processamento curtos e uma capacidade de processamento escalável.
Porque é que os produtores escolhem a extração ultrassónica Hielscher:
- Extração mais rápida de canabinoides e terpenos
- Elevada eficiência de extração e qualidade reprodutível do produto
- Processamento suave e não térmico de compostos sensíveis ao calor
- Compatível com os solventes de extração comuns, incluindo etanol e óleos veiculares
- Aumento de escala fácil, desde ensaios laboratoriais até à produção industrial em plena escala
- Consultoria de processos, testes de viabilidade e apoio à instalação por engenheiros da Hielscher
Indique-nos a sua matéria-prima, o solvente, o volume do lote ou o caudal e o extrato pretendido. Recomendaremos uma configuração ultrassónica adequada e parâmetros de processo para a sua aplicação.
Sonicador UP400St para extração de canábis
| Método | Desafios e preocupações | Vantagens da extração ultrassónica |
|---|---|---|
| Maceração | Tempo de processamento longo | Transferência de massa mais rápida e extração mais curta |
| Soxhlet | Exposição ao calor e necessidade de solvente | Extração mais suave e a temperaturas mais baixas |
| CO₂ supercrítico | Custo de investimento e limites da capacidade de processamento | Pode ser combinada ou integrada em instalações existentes para melhorar a extração |
| Extração com etanol | Rendimento, rapidez, preservação dos terpenos | Melhor rutura celular e parâmetros reprodutíveis |
Sonicadores Hielscher para extração de canábis – eficiência cientificamente comprovada!
Casiraghi e os seus colegas da Universidade de Milão, em Itália, compararam três métodos de extração de canábis: extração ultrassónica, extração Soxhlet e maceração.
O estudo teve como objetivo investigar a eficácia da extração ultrassónica na extração de canabinoides de cannabis sativa e compará-la com outros métodos de extração, como a extração Soxhlet e a maceração.
Os investigadores utilizaram o processador ultrassónico Hielscher UP200Ht (ver imagem à esquerda) no processo de extração e verificaram que o método de extração assistida por ultrassons era mais eficaz na extração de canabinoides do que os outros dois métodos. A extração ultrassónica foi também mais rápida, mais eficiente e menos exigente em mão de obra do que os outros métodos.
A extração foi realizada utilizando azeite como solvente. O material vegetal foi adicionado ao solvente e submetido a sonicação durante 10 minutos, a 60% de amplitude, com o sonicador UP200Ht.
Após a etapa de sonicação, o extrato foi filtrado e o solvente foi evaporado sob pressão reduzida para obter um extrato concentrado. O extrato foi depois analisado quanto ao teor de canabinoides por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).
De um modo geral, os resultados deste estudo mostraram que a extração ultrassónica dos canabinoides CBD e THC em azeite é um método eficaz para extrair canabinoides do material vegetal de Cannabis sativa, com rendimentos e pureza elevados.
Uma das vantagens da extração ultrassónica com o UP200Ht é que pode produzir rendimentos superiores de canabinoides em menos tempo do que os métodos de extração tradicionais. Os investigadores observaram também que a extração ultrassónica era um método mais respeitador do ambiente do que outros métodos de extração, uma vez que requer menos solvente e energia. Além disso, a extração ultrassónica pode ser facilmente ampliada para produção industrial, o que a torna um método promissor para a produção de extratos de CBD em grande escala.
Em conclusão, o estudo sugere que a extração ultrassónica com o UP200Ht é um método promissor para a extração de canabinoides de cannabis sativa para fins medicinais.
A extração ultrassónica é um método altamente eficiente para extrair canabinoides como CBD e THC. Foi utilizado azeite como solvente e a extração ultrassónica foi realizada com o UP200ST.
(imagem e estudo: © Casiraghi et al., 2022)
Sonicador industrial UIP2000hdT com agitador num barril para extração de canábis em grande escala
Condições de sonicação e extração
Os extratores ultrassónicos Hielscher permitem-lhe controlar totalmente todos os parâmetros relevantes do processo, incluindo a amplitude, o tempo de sonicação, a pressão, a temperatura, o caudal e a composição do solvente. Isto permite-lhe otimizar o processo de extração em função do rendimento, do perfil do extrato, da capacidade de processamento e dos requisitos de processamento subsequente.
Processo de sonicação da canábis
A extração assistida por ultrassons baseia-se em ciclos repetidos de alta e baixa pressão. Estes ciclos alternados de alta e baixa pressão, que ocorrem 20 000 vezes por segundo de sonicação, criam forças de cisalhamento intensas e jatos de líquido. Esta tensão extrema supera a seletividade da membrana, perfura e rompe a parede celular e resulta numa elevada transferência de massa entre o interior da célula e o solvente circundante. A extração ultrassónica permite obter rendimentos superiores e tempos de extração mais curtos. Como a extração ultrassónica é um processo reprodutível, os resultados da extração podem ser repetidos para obter uma qualidade padronizada do extrato.
Os extratores ultrassónicos da Hielscher permitem-lhe controlar totalmente os parâmetros importantes da extração. Ao ajustar a amplitude, a duração, a pressão e a composição do líquido, o resultado do processo de extração pode ser controlado com precisão e reproduzido.
Solventes para extração de canábis
A extração ultrassónica é compatível com todos os solventes comuns, permitindo-lhe utilizar o solvente da sua escolha, como água, solventes e óleos (por exemplo, H2O, CO2, etanol, metanol, butano, propano, azeite, óleo de coco, etc.).
Os solventes e meios de extração comuns incluem:
Para produtos de administração oral, são frequentemente preferidos solventes de grau alimentar e óleos veiculares. Para ensaios analíticos e controlo de qualidade, podem ser utilizados solventes de laboratório. Para a extração industrial de canabinoides, o etanol e os processos à base de CO2 são escolhas comuns. A sonicação pode melhorar a transferência de massa em muitos destes sistemas de solventes e, por conseguinte, pode ajudar a reduzir o tempo de extração, melhorar a eficiência da extração ou apoiar a padronização do processo.
Temperatura de extração
Em muitos processos de extração de compostos vegetais, consegue-se uma extração ultrassónica eficaz a temperaturas de processo entre 0°C e 60°C. As temperaturas mais baixas podem ajudar a preservar os compostos aromáticos voláteis e os ingredientes sensíveis à temperatura, enquanto as temperaturas moderadas podem melhorar a solubilidade e a rapidez da extração. A temperatura ideal depende do solvente, da biomassa, dos compostos pretendidos e das especificações do produto final.
Os sistemas ultrassónicos Hielscher podem ser integrados com camisas de arrefecimento, permutadores de calor e reatores com controlo de temperatura para manter o processo de extração dentro do intervalo de temperaturas desejado.
Métodos de extração combinados – sinergias
A integração de um sonicador numa instalação de extração de canábis existente pode ajudar a melhorar o desempenho da extração, aumentar a capacidade de processamento, reduzir o tempo de extração ou tornar o processo mais reprodutível.
A extração ultrassónica pode ser facilmente combinada com pressão, calor, condições de extração supercrítica ou um extrator Soxhlet para melhorar os resultados e/ou adaptar a configuração de extração a requisitos específicos. A integração de um sonicador numa instalação de extração de canábis existente é particularmente interessante quando um método de extração existente não proporciona o desempenho e a produção desejados.
As máquinas de extração existentes podem ser facilmente melhoradas através da implementação de um extrator ultrassónico. Teremos todo o gosto em ajudá-lo com a avaliação do processo, a seleção de equipamento, as soluções de instalação e a integração nas suas linhas de produção existentes.
Saiba mais sobre a extração com CO2 supercrítico melhorada por ultrassons!
Áreas de aplicação da extração ultrassónica de canábis
O controlo preciso do processo e a escalabilidade linear permitem transferir os parâmetros de extração dos ensaios laboratoriais para a produção piloto e para o fabrico em plena escala. Isto permite aos produtores desenvolver um método de extração fiável, validá-lo a uma escala menor e aumentar a escala com confiança.
Os canabinoides, terpenos e outros ingredientes ativos da planta de canábis são extraídos para múltiplos fins. A extração ultrassónica é um método fiável para obter extratos da planta de canábis para
- produção médica/ farmacêutica
- produtos de canábis para uso recreativo
- produção nutracêutica e alimentar
- antes do processamento subsequente, por exemplo, nanoemulsificação
- ensaios de potência de drogas
- análise forense/química
Extratores ultrassónicos – para pequena e grande escala
A Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro em equipamento de extração ultrassónica de alto desempenho. Quer pretenda produzir lotes menores de extratos de CBD de elevada qualidade para a sua marca de nicho ou processar grandes quantidades de cânhamo ou marijuana à escala industrial – a Hielscher Ultrasonics tem o equipamento de extração ultrassónica ideal para si!
A escalabilidade linear e o controlo preciso do processo permitem obter resultados fiáveis em qualquer escala. Saiba mais sobre o aumento de escala dos processos de extração ultrassónica!
Ajudamo-lo: o nosso serviço de consultoria e otimização de processos
A Hielscher Ultrasonics tem uma longa experiência em processamento ultrassónico e um conhecimento profundo dos processos de extração ultrassónica. Ajudamo-lo com recomendações sobre o sonicador mais adequado ao seu processo e ensinamo-lo a utilizar os nossos dispositivos da forma mais eficiente. Os nossos engenheiros estão disponíveis para serviços de instalação em todo o mundo.
No nosso laboratório de processos ultrassónicos totalmente equipado, na Alemanha, a nossa equipa de engenheiros de processos e químicos pode desenvolver e otimizar o seu processo para si ou em colaboração consigo.
- tempo de extração curto
- elevada taxa de extração
- extração mais completa
- tratamento suave e não térmico
- integração fácil e funcionamento seguro
- sem produtos químicos perigosos / tóxicos, sem impurezas
- baixo custo
- eficiente em termos energéticos
- extração verde: respeitadora do ambiente
O que é a extração ultrassónica de canábis?
A extração ultrassónica de canábis é um método de extração que utiliza ultrassons de alta potência para libertar canabinoides, terpenos e outros compostos bioativos do material vegetal de canábis ou cânhamo. A cavitação ultrassónica cria forças de cisalhamento intensas no líquido, que rompem as células vegetais e melhoram a transferência de massa entre o material vegetal e o solvente.
Como melhoram os ultrassons a extração de canabinoides?
Os ultrassons melhoram a extração de canabinoides ao romperem as paredes celulares, aumentarem a penetração do solvente e acelerarem a libertação de compostos da matriz vegetal. Isto pode encurtar o tempo de extração e melhorar a eficiência da extração em comparação com métodos passivos lentos, como a maceração.
Que canabinoides podem ser extraídos por extração ultrassónica?
A extração ultrassónica pode ser utilizada para extrair canabinoides como CBD, THC, THCA, CBDA, CBG e outros compostos presentes na biomassa de canábis ou cânhamo. O perfil final de canabinoides depende do material vegetal, do solvente, da temperatura, do tempo de extração e das condições de processamento subsequente.
A extração ultrassónica pode preservar os terpenos?
Sim, a extração ultrassónica pode ser realizada a temperaturas baixas e controladas, o que é útil no processamento de compostos sensíveis ao calor, como os terpenos. O controlo da temperatura, os tempos de extração curtos e a seleção de um solvente adequado ajudam a proteger os componentes voláteis e sensíveis do extrato.
Que solventes podem ser utilizados na extração ultrassónica de canábis?
A extração ultrassónica de canábis é compatível com muitos meios de extração comuns, incluindo etanol, misturas de água e etanol, óleos alimentares como azeite ou óleo de coco e outros solventes específicos do processo. O melhor solvente depende do produto pretendido, dos requisitos regulamentares, do processamento subsequente e dos compostos pretendidos.
A extração ultrassónica é adequada à extração de canábis com etanol?
Sim, o etanol é frequentemente utilizado na extração ultrassónica de canábis. A sonicação pode intensificar a extração com etanol ao melhorar o contacto entre o solvente e o material vegetal, reduzir o tempo de extração e favorecer condições de processo reprodutíveis.
A extração ultrassónica de canábis pode ser utilizada com óleos veiculares?
Sim, os canabinoides podem ser extraídos para óleos veiculares, como azeite ou óleo de coco. Isto pode ser útil em formulações nas quais o óleo serve diretamente como meio de extração ou como parte da formulação do produto final.
A extração ultrassónica de canábis é um processo térmico?
Não. A extração ultrassónica é considerada um método de extração suave e não térmico. Embora a temperatura do processo tenha de continuar a ser monitorizada e controlada, o efeito de extração é principalmente mecânico: cavitação, forças de cisalhamento, rutura de partículas e melhoria da transferência de massa.
Quanto tempo demora a extração ultrassónica de canábis?
O tempo de extração depende do material vegetal, do tamanho das partículas, do solvente, da temperatura, da concentração de sólidos, da amplitude ultrassónica e da configuração do equipamento. Em muitas aplicações, a sonicação reduz significativamente o tempo de extração em comparação com a maceração convencional.
É possível aumentar a escala da extração ultrassónica de canábis para produção industrial?
Sim. A escala da extração ultrassónica pode ser aumentada desde os ensaios laboratoriais até à produção piloto e industrial. Os sonicadores Hielscher estão disponíveis para ensaios com pequenos lotes, desenvolvimento de processos e processamento contínuo em grande escala.
Quais são os parâmetros de processo mais importantes na extração ultrassónica de canábis?
Os parâmetros importantes incluem a amplitude ultrassónica, o tempo de sonicação, a temperatura, a pressão, o tipo de solvente, a proporção de solvente para biomassa, o tamanho das partículas e as condições de mistura ou de escoamento. O controlo preciso destes parâmetros ajuda a obter uma qualidade reprodutível do extrato.
A extração ultrassónica pode ser adicionada a uma linha de extração de canábis existente?
Sim. Os sonicadores podem frequentemente ser integrados em sistemas de extração existentes para melhorar a transferência de massa, reduzir o tempo de processamento ou aumentar a eficiência da extração. A melhor solução de integração depende do método de extração atual, do manuseamento do solvente, da capacidade de processamento e do espaço disponível para o processo.
Que sonicador Hielscher é adequado para a extração de canábis?
O sonicador adequado depende do volume de lote necessário, do caudal, do solvente, do material vegetal e do objetivo de produção. As unidades mais pequenas são adequadas para testes de viabilidade e desenvolvimento de protocolos à escala laboratorial, enquanto os sonicadores industriais da série UIP são concebidos para extração à escala piloto e de produção.
Como escolho a configuração de extração ultrassónica adequada?
Para escolher a configuração adequada, defina o tipo de biomassa, os canabinoides ou terpenos pretendidos, o solvente, o volume do lote ou o caudal contínuo, os limites de temperatura e as etapas de processamento subsequente. A Hielscher recomendará um processador ultrassónico, um sonotrodo, um reator e parâmetros de processo com base nestes requisitos.
Informações básicas sobre a extração ultrassónica
Os ultrassons de potência são um método comprovado para a extração eficiente e fiável de compostos ativos, incluindo compostos vegetais/ medicinais, óleo, proteínas e compostos bioativos (por exemplo, flavonas, compostos polifenólicos, antocianina, aroma), a partir de material vegetal, ervas, flores e sementes.
Na extração ultrassónica, ondas ultrassónicas potentes são acopladas à mistura de material vegetal e solvente, de modo a provocar cavitação acústica. A cavitação acústica é descrita como a formação, o crescimento e o colapso implosivo de bolhas em líquidos, causados pelos ultrassons.
“Durante a cavitação, o colapso das bolhas produz um aquecimento local intenso e pressões elevadas, com durações muito curtas. Em nuvens de bolhas em cavitação, estes pontos quentes têm temperaturas equivalentes de aproximadamente 5000 K, pressões de cerca de 1000 atmosferas e taxas de aquecimento e arrefecimento superiores a 1010 K/s. Na cavitação de uma única bolha, as condições podem ser ainda mais extremas. A cavitação pode, assim, criar condições físicas e químicas extremas em líquidos que, de outro modo, estão frios. Se líquidos que contêm sólidos forem irradiados com ultrassons, podem ocorrer fenómenos relacionados. Perto de uma superfície sólida extensa, o colapso da cavidade torna-se não esférico, o que projeta jatos de líquido a alta velocidade contra a superfície sólida. Estes jatos e as ondas de choque associadas podem causar danos substanciais na superfície e expor superfícies novas e fortemente aquecidas. Além disso, ocorrerão colisões entre partículas a alta velocidade durante a irradiação ultrassónica de suspensões de pó em líquido, através da cavitação e das ondas de choque que esta cria nessas suspensões. As colisões resultantes são capazes de induzir alterações acentuadas na morfologia, na composição e na reatividade da superfície.” [Suslick 2001: 2f.]
Estas condições intensas de cavitação ultrassónica têm vários efeitos no material vegetal e na sua capacidade de extração:
- superação da seletividade da membrana celular
- aumento da transferência de massa entre o interior da célula e o solvente circundante
- rutura celular
- libertação de material intracelular
Isto torna a sonicação um método de extração altamente eficaz. Devido às forças mecânicas intensas, podem frequentemente ser utilizados solventes verdes e suaves, como água, etanol, etc.
A extração ultrassónica encurta o tempo de extração e permite utilizar menos solvente e/ou solventes mais suaves. Isto significa que a extração ultrassónica resulta em taxas de extração superiores e produz extratos mais saudáveis. Isto deve-se às características do seu funcionamento a baixa temperatura, tanto para reduzir a perda de calor causada por fatores de temperatura como para evitar a vaporização de substâncias devido ao seu baixo ponto de ebulição e também para preservar substâncias biologicamente ativas.
Outra vantagem da extração ultrassónica reside na sua utilização simples e segura e na sua aplicação controlável com precisão. Como método de extração não térmico, a sonicação pode ser realizada a baixas temperaturas, de modo a evitar a degradação de substâncias sensíveis ao calor e termolábeis.
Bibliografia/Referências
- 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.
- Da Porto, C.; Natolino, A.; Decorate, D. (2015): Effect of ultrasound pre-treatment of hemp (Cannabis sativa L.) seed on supercritical CO2 extraction of oil. J Food Sci Technol 2015 Mar 25;52(3):1748-53.
- Karami, Z.; Yousefi, G.; Alipour, M.; Emam Djomeh, Z.(2013): Modeling and Optimization of Ultrasonic Assisted Extraction (UAE) of Oil from Cannabis with RSM.
Processamento ultrassónico: a Hielscher apoia-o desde a avaliação de viabilidade e a otimização até à produção comercial!
SonoStation: sistema móvel chave na mão para processamento ultrassónico – composto por dispersores ultrassónicos, bomba, agitador e depósito