Extração de cannabis por ultra-sons rápida e simples
Extraia canabinóides, terpenos e outros compostos valiosos da canábis mais rapidamente com os sistemas de extração por ultrassons da Hielscher. O ultrassom de alta potência intensifica a transferência de massa, rompe as células vegetais e ajuda a libertar os compostos ativos de forma eficiente para o solvente escolhido – desde o etanol e os óleos alimentares até aos meios de extração especializados.
Equipamento de extração de canábis por ultrassons para rendimentos mais elevados e um processamento mais rápido
Quer esteja a desenvolver um protocolo de laboratório, a validar um processo piloto ou a passar para a produção industrial, os ultrassonificadores da Hielscher proporcionam-lhe um controlo preciso da amplitude, temperatura, pressão, tempo de permanência e condições do solvente. Isto torna a extração por ultrassons uma opção fiável para a obtenção de extratos reprodutíveis de canábis e cânhamo, com tempos de processamento curtos e um rendimento escalável.
Por que razão os transformadores optam pela extração ultrassónica da Hielscher:
- Extração mais rápida de canabinóides e terpenos
- Elevada eficiência de extração e qualidade do produto reprodutível
- Processamento suave e não térmico para compostos sensíveis ao calor
- Compatível com solventes de extração comuns, incluindo etanol e óleos veiculares
- Fácil transição dos ensaios laboratoriais para a produção industrial em grande escala
- Consultoria de processos, testes de viabilidade e assistência na instalação por parte dos engenheiros da Hielscher
Indique-nos a sua matéria-prima, solvente, tamanho do lote ou caudal, bem como o extrato pretendido. Iremos recomendar-lhe uma configuração ultrassónica adequada e os parâmetros de processo para a sua aplicação.
Sonicator UP400ST para a extração de canábis
| Método | Desafios e preocupações | Vantagens da extração por ultra-sons |
|---|---|---|
| Maceração | Tempo de processamento prolongado | Transferência de massa mais rápida e extração mais curta |
| Soxhlet | Exposição ao calor e necessidade de solventes | Extração mais suave, a temperatura mais baixa |
| CO2 supercrítico | Custos de capital e limites de capacidade | Pode ser combinado ou adaptado para melhorar a extração |
| extração de etanol | Rendimento, velocidade, preservação dos terpenos | Melhor lise celular e parâmetros reprodutíveis |
Hielscher Ultrasonicators para extração de cannabis – Eficiência cientificamente comprovada!
Casiraghi e colegas da Universidade Italiana de Milão compararam três métodos de extração de cannabis: extração por ultra-sons, extração por Soxhlet e maceração.
O estudo teve como objetivo investigar a eficácia da extração ultra-sónica para a extração de canabinóides da cannabis sativa e compará-la com outros métodos de extração, tais como a extração Soxhlet e a maceração.
Os investigadores utilizaram o processador ultrassónico Hielscher UP200Ht (ver imagem à esquerda) para o processo de extração e descobriram que o método de extração assistida por ultra-sons era mais eficaz na extração de canabinóides do que os outros dois métodos. A extração por ultra-sons foi também mais rápida, mais eficiente e menos trabalhosa do que os outros métodos.
A extração foi realizada utilizando azeite de oliva como solvente. O material vegetal foi adicionado ao solvente e sonicado durante 10 minutos a 60% de amplitude com o ultrassom 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 então analisado quanto ao teor de canabinóides por cromatografia líquida de alta resolução (HPLC).
Globalmente, os resultados deste estudo mostraram que a extração ultra-sónica dos canabinóides CBD e THC em azeite é um método eficaz para extrair canabinóides de material vegetal de Cannabis sativa, com elevados rendimentos e pureza.
Uma das vantagens da extração ultra-sónica utilizando o UP200Ht é que pode produzir rendimentos mais elevados de canabinóides num período de tempo mais curto do que os métodos de extração tradicionais. Os investigadores também notaram que a extração ultra-sónica era um método mais amigo do ambiente em comparação com outros métodos de extração, uma vez que requer menos solvente e energia. Além disso, a extração ultra-sónica pode ser facilmente ampliada para a produção industrial, tornando-a um método promissor para a produção em grande escala de extractos de CBD.
Em conclusão, o estudo sugere que a extração ultra-sónica utilizando o UP200Ht é um método promissor para a extração de canabinóides de cannabis sativa para fins medicinais.
A extração ultra-sónica é um método altamente eficiente para extrair canabinóides, tais como CBD e THC. O azeite foi utilizado como solvente, a extração ultra-sónica foi realizada com o UP200ST.
(imagem e estudo: © Casiraghi et al., 2022)
Sonicador industrial UIP2000hdT com agitador num barril para extração de cannabis em grande escala
Condições de Sonicação e Extração
Os extratores ultrassónicos da Hielscher proporcionam-lhe controlo total sobre todos os parâmetros relevantes do processo, incluindo amplitude, tempo de sonicação, pressão, temperatura, caudal e composição do solvente. Isto permite-lhe otimizar o processo de extração em termos de rendimento, perfil do extrato, capacidade de produção e requisitos de processamento a jusante.
Processo de Sonicação da Cannabis
A extração assistida por ultra-sons baseia-se na repetição de ciclos de alta pressão e baixa pressão. Estes ciclos alternados de alta e baixa pressão de 20.000 vezes por segundo de sonicação criam forças de cisalhamento intensas e jactos de líquido. Esta tensão extrema supera a seletividade da membrana, perfura e quebra a parede celular e resulta numa elevada transferência de massa entre a célula interna e o solvente circundante. Através da extração por ultra-sons, é possível obter rendimentos mais elevados e durações de extração mais curtas. Uma vez que a extração ultra-sónica é um processo reprodutível, os resultados da extração podem ser repetidos para uma qualidade de extrato padronizada.
Os extractores ultra-sónicos da Hielscher permitem-lhe controlar totalmente os parâmetros de extração importantes. Ao ajustar a amplitude, a duração, a pressão e a composição do líquido, o resultado do processo de extração pode ser controlado e reproduzido com precisão.
Solventes para extração de cannabis
A extração por ultrassons é compatível com todos os solventes comuns, permitindo-lhe utilizar o solvente da sua preferência, como água, solventes e óleos (por exemplo, H₂O, CO₂, etanol, metanol, butano, propano, azeite, óleo de coco, etc.).
Entre os solventes e meios de extração mais comuns encontram-se:
No caso dos produtos para uso oral, são frequentemente preferidos solventes de qualidade alimentar e óleos veiculares. Para ensaios analíticos e controlo de qualidade, podem ser utilizados solventes de laboratório. Para a extração industrial de canabinóides, os processos à base de etanol e CO₂ são opções comuns. A ultrassonação 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 botânica, consegue-se uma extração ultrassónica eficaz a temperaturas de processo compreendidas 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 velocidade de extração. A temperatura ideal depende do solvente, da biomassa, dos compostos alvo e das especificações do produto final.
Os sistemas ultrassónicos da Hielscher podem ser integrados com camisas de arrefecimento, permutadores de calor e reactores com controlo de temperatura, de modo a manter o processo de extracção dentro do intervalo de temperatura pretendido.
Métodos de extração combinados – Sinergias
A integração de um ultrassonificador numa instalação de extração de canábis já existente pode ajudar a melhorar o desempenho da extração, aumentar a produtividade, reduzir o tempo de extração ou tornar o processo mais reprodutível.
A extração por ultra-sons pode ser facilmente combinada com pressão, calor, condições de extração supercrítica ou extrator Soxhlet para melhorar os resultados e/ou adaptar a configuração de extração a requisitos específicos. A adaptação de um ultrasonicator em uma instalação de extração de cannabis existente é de especial interesse, se um método de extração existente não funciona com o desempenho desejado e saída.
As máquinas de extração já existentes podem ser facilmente atualizadas através da implementação de um extrator ultrassónico. Teremos todo o prazer em ajudá-lo na avaliação do processo, na seleção do equipamento, nos conceitos de instalação e na integração nas suas linhas de produção existentes.
Leia mais sobre a extração supercrítica de CO2 melhorada por ultra-sons!
Campos de aplicação da extração ultra-sónica de cannabis
O controlo preciso do processo e a escalabilidade linear permitem transferir os parâmetros de extração dos ensaios laboratoriais para a produção piloto e para a produção em grande escala. Isto permite que os processadores desenvolvam um método de extração fiável, o validem em menor escala e o ampliem com confiança.
Os canabinóides, os terpenos e outros ingredientes activos da planta de canábis são extraídos para múltiplos fins. A extração por ultra-sons é um método fiável para obter extractos da planta de canábis para
- produção médica/farmacêutica
- produtos de canábis para fins recreativos
- produção nutracêutica e alimentar
- antes do processamento a jusante, por exemplo, nano-emulsificação
- testes de potência de drogas
- análises forenses/químicas
Extractores por ultra-sons – Para pequena e grande escala
Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro para equipamentos de extração ultra-sónica de alto desempenho. Quer pretenda produzir lotes mais pequenos de extractos de CBD de alta qualidade para a sua marca boutique ou processar grandes quantidades de cânhamo ou marijuana à escala industrial – A Hielscher Ultrasonics tem o equipamento de extração por ultra-sons ideal para si!
A escalabilidade linear e o controlo preciso do processo permitem obter resultados fiáveis a qualquer nível. Leia mais sobre o aumento de escala dos processos de extração por ultra-sons!
Ajudamos-lhe: A nossa consultoria & Serviço de Otimização de Processos
A Hielscher Ultrasonics tem uma longa experiência com o processamento ultrassónico e tem uma profunda compreensão dos processos de extração ultra-sónica. Nós ajudá-lo com recomendações para o ultrasonicator mais adequado para o seu processo e educá-lo como usar nossos dispositivos de forma mais eficiente. Os nossos engenheiros estão disponíveis para serviços de instalação em todo o mundo.
No nosso laboratório de processos ultra-sónicos totalmente equipado na Alemanha, a nossa equipa de engenheiros de processos e químicos está apta a desenvolver e otimizar o seu processo para si ou em conjunto 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
- energeticamente eficiente
- extração verde: amigo 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 canabinóides, terpenos e outros compostos bioativos a partir do material vegetal da canábis ou do cânhamo. A cavitação ultrassónica cria forças de cisalhamento intensas no líquido, o que rompe as células vegetais e melhora a transferência de massa entre o material vegetal e o solvente.
De que forma o ultrassom melhora a extração de canabinóides?
O ultrassom melhora a extração de canabinóides ao romper as paredes celulares, aumentar a penetração do solvente e acelerar a libertação de compostos da matriz vegetal. Isto pode reduzir o tempo de extração e melhorar a eficiência da extração em comparação com métodos passivos mais lentos, como a maceração.
Que canabinóides podem ser extraídos através da extração por ultrassons?
A extração por ultrassons pode ser utilizada para extrair canabinóides como o CBD, o THC, o THCA, o CBDA, o CBG e outros compostos presentes na biomassa de canábis ou cânhamo. O perfil final de canabinóides depende do material vegetal, do solvente, da temperatura, do tempo de extração e das condições de processamento posterior.
A extração por ultrassons permite preservar os terpenos?
Sim, a extração por ultrassons 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 adequada do solvente 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 solventes comuns, incluindo etanol, misturas de água e etanol, óleos comestíveis, como o azeite ou o óleo de coco, e outros solventes específicos para cada processo. A escolha do melhor solvente depende do produto pretendido, dos requisitos regulamentares, do processamento posterior e dos compostos alvo.
A extração por ultrassons é adequada para a extração de canábis com etanol?
Sim, o etanol é frequentemente utilizado na extração ultrassónica de canábis. A sonicação pode intensificar a extração com etanol, melhorando o contacto entre o solvente e o material vegetal, reduzindo o tempo de extração e contribuindo para condições de processo reprodutíveis.
A extração ultrassónica de canábis pode ser utilizada com óleos veiculares?
Sim, os canabinóides podem ser extraídos para óleos veiculares, como o azeite de oliva ou o óleo de coco. Isto pode ser útil em formulações em que o óleo serve diretamente como meio de extração ou como parte da composição do produto final.
A extração ultrassónica de canábis é um processo térmico?
Não. A extração por ultrassons é considerada um método de extração suave e não térmico. Embora a temperatura do processo deva continuar a ser monitorizada e controlada, o efeito de extração é principalmente mecânico: cavitação, forças de cisalhamento, ruptura 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.
A extração de canábis por ultrassons pode ser adaptada à produção industrial?
Sim. A extração por ultrassons pode ser adaptada desde ensaios laboratoriais até à produção piloto e industrial. Os ultrassonificadores da Hielscher estão disponíveis para ensaios em pequenos lotes, desenvolvimento de processos e processamento contínuo em grande escala.
Quais são os parâmetros de processo mais importantes na extração ultrassónica de canábis?
Entre os parâmetros importantes contam-se a amplitude ultrassónica, o tempo de sonicação, a temperatura, a pressão, o tipo de solvente, a relação solvente/biomassa, o tamanho das partículas e as condições de mistura ou de fluxo. O controlo preciso destes parâmetros ajuda a obter uma qualidade de extrato reprodutível.
É possível integrar a extração por ultrassons numa linha de extração de canábis já existente?
Sim. Os ultrassonificadores podem, muitas vezes, ser integrados em sistemas de extração existentes para melhorar a transferência de massa, reduzir o tempo de processamento ou aumentar a eficiência da extração. O melhor conceito de integração depende do método de extração atual, do manuseamento do solvente, da capacidade de produção e do espaço disponível para o processo.
Qual é o ultrassonificador da Hielscher adequado para a extração de canábis?
A escolha do ultrassonificador adequado depende do tamanho do lote pretendido, do caudal, do solvente, do material vegetal e do objetivo de produção. As unidades de menor dimensão são adequadas para testes de viabilidade e desenvolvimento de protocolos à escala laboratorial, enquanto os ultrassonificadores industriais da série UIP foram concebidos para extração à escala piloto e de produção.
Como escolho a configuração de extração por ultrassons adequada?
Para escolher a configuração adequada, defina o tipo de biomassa, os canabinóides ou terpenos pretendidos, o solvente, o tamanho do lote ou o caudal contínuo, os limites de temperatura e as etapas de processamento a jusante. A Hielscher recomendará um processador ultrassónico, um sonotrodo, um reator e parâmetros de processo com base nestes requisitos.
Informações básicas sobre a extração por ultrassons
Os ultra-sons de potência são um método comprovado para a extração eficiente e fiável de compostos activos, incluindo compostos herbais/medicinais, óleo, proteínas e bioactivos (por exemplo, flavonas, polifenólicos, antocianina, aroma) de plantas, ervas, flores e sementes.
Na extração por ultra-sons, são acopladas potentes ondas de ultra-sons à mistura planta-solvente, de modo a que ocorra cavitação acústica. A cavitação acústica é descrita como a formação, o crescimento e o colapso implosivo de bolhas em líquidos causados por ultra-sons.
“Durante a cavitação, o colapso das bolhas produz um aquecimento local intenso e pressões elevadas, com tempos de vida muito curtos. Nas nuvens de bolhas em cavitação, estes pontos quentes têm temperaturas equivalentes a cerca de 5000 K, pressões de cerca de 1000 atmosferas e taxas de aquecimento e arrefecimento superiores a 1010 K/s. Na cavitação de uma só bolha, as condições podem ser ainda mais extremas. A cavitação pode, portanto, criar condições físicas e químicas extremas em líquidos que, de outra forma, seriam frios. Se os líquidos que contêm sólidos forem irradiados com ultra-sons, podem ocorrer fenómenos relacionados. Perto de uma superfície sólida estendida, o colapso da cavidade torna-se não-esférico, o que leva jactos de líquido a alta velocidade para a superfície sólida. Estes jactos e as ondas de choque associadas podem causar danos substanciais na superfície e expor superfícies frescas e altamente aquecidas. Além disso, durante a irradiação ultra-sónica de suspensões líquido-pó, ocorrem colisões inter-partículas a alta velocidade através da cavitação e das ondas de choque que esta cria nessas pastas. As colisões resultantes são capazes de induzir alterações dramáticas na morfologia, composição e reatividade da superfície.” [Suslick 2001: 2f.]
Estas condições intensas de cavitação ultra-sónica 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 faz da sonicação um método de extração altamente eficaz. Devido às forças mecânicas intensas, podem ser utilizados solventes frequentemente verdes e suaves, como a água, o etanol, etc.
A extração por ultra-sons encurta o tempo de extração e permite uma utilização reduzida e/ou mais suave do solvente. Isto significa que a extração por ultra-sons resulta em taxas de extração mais elevadas e produz extractos mais saudáveis. Isto deve-se às caraterísticas do seu funcionamento a baixa temperatura, tanto para reduzir a perda de calor causada por factores de temperatura, como para evitar a vaporização de substâncias devido ao baixo ponto de ebulição e também para manter as substâncias biologicamente activas.
Outra vantagem da extração por ultra-sons reside na sua utilização simples e segura e na sua aplicação precisamente controlável. Como método de extração não térmico, a sonicação pode ser efectuada a baixas temperaturas, de modo a evitar a degradação de substâncias sensíveis ao calor e termolábeis.
Literatura/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 por ultra-sons: A Hielscher apoia-o desde a viabilidade e otimização até à produção comercial!
SonoStation: Sistema móvel chave-na-mão para processamento ultrassónico – constituído por dispersores ultra-sónicos, bomba, agitador e tanque