Extração ultrassônica usando cânhamo como matéria-prima

Fatos, vale a pena conhecer

A extração ultrassônica tornou-se a técnica mais eficaz e fácil de usar quando se trata da extração de compostos bioativos de botânicos. O exemplo mais proeminente de extração bem-sucedida pode ser o isolamento de CBD e outros canabinóides da cannabis.

Métodos de extração ultrassônicos vs. convencionais

A imersão em etanol é um método simples, mas muito demorado, a capacidade do processo é limitada e os custos de solvente e energia são altos. O solvente residual no produto final interfere com o objetivo de produzir um extrato de alta qualidade.
A extração usando um sistema fechado de hidrocarbonetos requer o uso de combustíveis fósseis, para que substâncias cancerígenas como o benzeno possam ser encontradas no produto final.
Os sistemas de extração de CO2 supercrítico são altos em custo de investimento, bem como em consumo de energia. Os extratores de CO2 supercríticos requerem pessoal bem treinado para operação, uma vez que os sistemas de CO2 altamente pressurizados são perigosos de operar. Quando o CO2 vaza, pode causar asfixia, morte dos trabalhadores presentes.
A extração crítica de água é uma alternativa ecológica, que é lenta e libera apenas uma pequena fração dos compostos bioativos.

Extração ultrassônica

A extração ultrassônica é uma técnica de extração intensificadora que pode ser usada em combinação com água (sem solventes) bem como com Solventes como etanol, etanol-água, glicerina, metanol, óleos vegetais ou outros solventes de sua escolha. A extração ultrassônica promove a transferência maciça de modo que rendimentos de extrato de 95-99% podem ser obtidas. A sonicação pode ser facilmente ampliada e produz extratos de alta qualidade.
Um extrator ultrassônico de pequena escala como o UP400St (400W) é capaz de processar um lote de até 10L dentro de 5-15min (dependendo dos parâmetros do processo, como matéria-prima (fresca ou seca; brotos, folhas, caules), solvente, temperatura).
O poderoso extrator ultrassônico UIP2000hdT de 2kW pode ser operado como sistema em linha. No modo de fluxo, o UIP2000hdT processa facilmente 200 a 800L/h (também dependendo dos parâmetros do processo).
O custo de investimento para um processador ultrassônico é baixo em comparação com um extrator de CO2. Além disso, os custos de energia para operação são negligenciáveis. Os extratores ultrassônicos são muito seguros de operar, fáceis de limpar e requerem manutenção muito baixa.

Cannabis

Os compostos bioativos da planta de cannabis (cânhamo e maconha) ganharam muita atenção no passado próximo. Especialmente para o canabinóide Canabidiol (CBD), muitos benefícios para a saúde foram demonstrados, que vão desde propriedades anti-inflamatórias e de combate ao câncer até efeitos analgésicos e antidepressivos. Além do canabidiol, a planta de cannabis contém vários outros canabinóides, como THC (tetrahidrocanabinol), canabinol (CBN), canabigerol (CBG), canabicromeno (CBC) e canabinodiol (CBND). Os canabinóides mostraram imenso potencial terapêutico e estão no foco de muitos estudos de pesquisa.
A interação dos vários canabinóides e outros compostos bioativos, como terpenos, polifenóis, flavonóides e alcalóides, parece resultar em benefícios ainda melhores para a saúde. A interação de diferentes terpenos, diferentes canabinóides e outros compostos vegetais é chamada de “efeito entourage”. Devido a esses efeitos de entourage, os extratos de espectro completo, que podem ser obtidos com sucesso por meio de extração assistida por ultrassom (EAU), são conhecidos por efeitos terapêuticos excepcionais.

Terpenos de cannabis

Os terpenóides são componentes do óleo essencial, que podem ser encontrados em botânicos. A planta de cannabis é muito rica em Terpenos. Na cannabis, os terpenos são produzidos nos tricomas da planta. Os tricomas são os cristais brilhantes e pegajosos que aderem às folhas e botões. Esses tricomas são o mecanismo de defesa natural da planta de cannabis, que protege a planta contra insetos e animais. Devido ao cheiro perfumado, os terpenos atuam como repelentes. Para nós, humanos, a característica mais notável dos terpenos de cannabis é o cheiro. Esses terpenos contribuem para os múltiplos benefícios à saúde da planta de cannabis (cânhamo e maconha).
Além de seu aroma e aroma, as moléculas de terpeno são poderosas substâncias botânicas que oferecem vários benefícios médicos.
Tanto a maconha quanto o cânhamo do gênero Cannabis Sativa contêm uma quantidade excepcional de terpenóides e contêm mais de 100 tipos diferentes dessas substâncias.
Cada terpeno tem propriedades únicas que variam de sedativas a edificantes. Por exemplo, o nerolidol tem efeitos sedativos e ansiolíticos, o linalol ajuda a controlar os sintomas de ansiedade e artrite, enquanto o mirceno é conhecido por aliviar a dor crônica. Os terpenos β-mirceno, Ɣ-pineno e humuleno reduzem a inflamação e têm efeitos analgésicos.
Vários terpenos são exclusivos da cannabis, mas muitos dos terpenos encontrados na cannabis também estão presentes em várias outras plantas. O cariofileno é encontrado, por exemplo, em vegetais de folhas verdes, lúpulo bem como no alecrim e orégano. O limoneno é o principal terpeno encontrado em frutas cítricas, como limões e laranjas.

O Efeito Entourage

Cada terpeno é conhecido por efeitos terapêuticos específicos. No entanto, terpenos e outros compostos botânicos, como polifenóis e flavonóides, são conhecidos por exibir efeitos sinérgicos excepcionais, que resultam em uma simbiose aprimorada entre os canabinóides. Essa interação de vários compostos bioativos é conhecida como “efeito entourage“.
O efeito entourage torna os terpenos mais biodisponíveis e ajuda o corpo a absorver os canabinóides de forma mais eficiente.

Tipos de compostos bioativos

O número, a concentração e a variedade de compostos bioativos são responsáveis pelas propriedades medicinais de um extrato botânico. Esses compostos bioativos são sintetizados como metabólitos secundários, que não contribuem para o crescimento ou fotossíntese nas plantas. No entanto, eles são cruciais para as plantas’ sobrevivência e interação com seu ambiente. Os compostos botânicos bioativos podem ser amplamente classificados nas três classes de terpenos e terpenóides, alcalóides e compostos fenólicos. Os compostos fenólicos são o grupo de metabólitos secundários mais amplamente distribuídos no reino vegetal e são bem conhecidos e valorizados por seus efeitos antioxidantes. Outra classe importante de compostos fenólicos de baixo peso molecular são os flavonóides, que também exibem efeitos antioxidantes muito fortes.
A gama de compostos fenólicos inclui ácidos fenólicos, como ácidos benzóico e hidroxicinâmico, flavonóides, como flavonas e flavonóis, lignanas e estilbenos. Um extracto de espetro completo (por exemplo, obtido por Extração ultrassônica de cannabis) inclui todos esses diferentes compostos botânicos, que exibem os efeitos mais abrangentes na saúde.

O princípio de funcionamento da extração ultrassônica

A extração ultrassônica é baseada em ondas acústicas (ultrassom) acopladas a um meio líquido. Ondas intensas de ultrassom geram ciclos de alta pressão / baixa pressão. Devido aos diferenciais de pressão durante a propagação das ondas de ultrassom através do líquido, ocorrem bolhas de cavitação. A implosão dessas bolhas de cavitação resulta em condições densas em energia.

A extração ultrassônica de compostos ativos e óleos essenciais é baseada no princípio de funcionamento de cavitação acústica. A figura acima mostra o efeito do colapso de uma bolha de cavitação e a liberação resultante de óleo essencial do material vegetal
fonte: Altaf et al. 2018

As condições de proximidade de bolhas de cavitação implodindo podem ser extremas – produzindo temperaturas de até 4500°C e pressões de até 100 MPa. A imlossão e os diferenciais de ressurreição resultantes resultam em forças de cisalhamento e turbulências muito altas no ponto quente de cavitação. A combinação desses fatores de diferenciais de pressão, diferenciais de calor e cisalhamento promove a transferência de massa e, portanto, os processos de extração. Pelas intensas forças de cavitação ultrassônica, as células (por exemplo, de plantas, bactérias ou tecidos) são interrompidas e o material intracelular (como óleos, lipídios, proteínas e compostos ativos) é liberado no solvente circundante.
A extração ultrassônica é, portanto, o método preferido para intensificar os processos de extração.

A extração ultrassônica é baseada na cavitação acústica e suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas