Extracția extrem de eficientă a canabidiolului (CBD) din canabis
Extractoarele cu ultrasunete Hielscher reprezintă tehnica de ultimă generație atunci când vine vorba de extracția fiabilă și eficientă a uleiurilor de cânepă și CBD. Ultrasonicarea este bine cunoscută ca tehnică de extracție extrem de eficace pentru eliberarea compușilor valoroși din materiale vegetale. În comparație cu alte metode de extracție, cum ar fi extracția cu CO2 supercritic, tehnica ultrasonică excelează prin eficiență, operare simplă și utilizare versatilă.
Extracția cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete este un proces bine cunoscut și consacrat de mult timp pentru extragerea compușilor valoroși din materiale vegetale. Prin urmare, sonicarea este tehnica ideală pentru producerea uleiurilor CBD de înaltă calitate. Prin cavitația ultrasonică controlabilă cu precizie, celulele vegetale sunt perforate, iar solventul este împins în interiorul celulei, unde absoarbe compușii intracelulari, precum canabinoizi, terpene, flavonoide etc.
Un mare avantaj al ultrasonicării este intervalul de temperatură în care se poate realiza extracția. Extracția cu ultrasunete poate fi efectuată de la etanol fierbinte/cald până la etanol criogenic (-70°C). Acest lucru permite izolarea țintită a compușilor doriți. Sonicarea în etanol criogenic produce în principal canabinoizi și terpene, în timp ce o extracție cu etanol cald/fierbinte conduce la o gamă largă de compuși fitochimici (de ex. aldehide, esteri, etili, cetone). Extractele cu spectru complet conțin multitudinea de canabinoizi, terpene și alte substanțe fitochimice. Conform efectului de anturaj, substanțele fitochimice (de ex. canabinoizii) au efecte sinergice și, prin urmare, acționează mai bine împreună cu alte substanțe chimice vegetale. Aceasta înseamnă că un ulei CBD care conține CBD plus alți canabinoizi, terpene și substanțe fitochimice va avea un impact terapeutic semnificativ mai mare decât un ulei CBD care conține doar CBD. Cu toate acestea, extracția clorofilei este evitată, deoarece aceasta conferă extractului un gust neplăcut.
Pas cu pas
- Extracția cu ultrasunete: Extracția cu ultrasunete poate fi realizată cu ușurință în regim discontinuu (batch) sau în flux continuu – în funcție de volumul procesului dumneavoastră. Procesul de extracție este foarte rapid și produce o cantitate mare de compuși activi.
- Filtrare: Filtrați amestecul de plantă și lichid printr-un filtru de hârtie sau printr-un sac filtrant pentru a îndepărta părțile solide ale plantei din lichid.
- Evaporare: Pentru separarea uleiului CBD de solvent se utilizează de regulă un evaporator rotativ. Solventul, de ex. etanolul, poate fi recuperat și reutilizat.
- Nanoemulsionare: Prin sonicare, uleiul CBD purificat poate fi transformat într-o nanoemulsie stabilă, care oferă o biodisponibilitate excelentă.
Descărcați aici instrucțiunile dumneavoastră detaliate, pas cu pas!
Rată ridicată de extracție
Extractoarele cu ultrasunete Hielscher pot fi reglate cu precizie la condiții optime de extracție – extrăgând cea mai mare cantitate și cea mai înaltă calitate din materia dumneavoastră primă (frunze, muguri, tulpini de canabis etc.). Intensitatea ultrasunetelor este esențială atunci când vine vorba de extracția compușilor vegetali, cum ar fi uleiul CBD de înaltă calitate din canabis. Ultrasonicatoarele noastre UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt și UIP2000hdt sunt echipate cu control precis al amplitudinii, senzor de temperatură și control al timpului, pentru a vă permite să lucrați în condiții optime. Ecranul tactil color și controlul prin browser fac operarea și monitorizarea simple și fiabile.
Extracție CBD din canabis cu ultrasunete în regim batch de 120L, cu UIP2000hdT și agitator
UP400St pentru extracția canabinoizilor din canabis
Solvenți pentru extracția cu ultrasunete
Etanolul este utilizat pe scară largă ca solvent pentru extracția canabinoizilor. Ultrasonicatoarele Hielscher vă extind drastic gama de solvenți: amestec apă-etanol, etanol criogenic, etanol, alcool de concentrație ridicată (over-proof), glicerină etc.
Etanolul este un solvent foarte popular, deoarece dizolvă atât substanțe polare (hidrofile), cât și nepolare (hidrofobe/lipofile). Pentru extracția cu ultrasunete pot fi utilizate și amestecuri de etanol/apă în diferite proporții. Avantajele amestecului etanol/apă includ costuri reduse (datorită cantității mai mici de etanol) și o siguranță mai mare, deoarece este mai puțin inflamabil. Extracția cu ultrasunete cu etanol criogenic (aprox. -70°C) oferă un randament și o calitate foarte ridicate.
Operare simplă și sigură
Dispozitivele noastre cu ultrasunete sunt concepute pentru o ușurință optimă în utilizare, ceea ce înseamnă că extractoarele noastre cu ultrasunete pot fi operate ușor și în siguranță. Suntem bucuroși să ne asistăm clienții în timpul configurării instalației și să le oferim recomandări privind setările și parametrii ultrasonici. Vă oferim dispozitivul cel mai potrivit – pentru procesarea în regim batch și inline.
Avantaje față de utilizarea CO2 pentru extracție
Extractoarele cu CO2 supercritic sunt costisitoare la achiziție și în exploatare. Operarea extracției cu CO2 este complicată și necesită un expert care să știe ce presiuni și temperaturi sunt adecvate pentru obținerea canabinoizilor și terpenelor dorite. Presiunile ridicate și temperaturile ridicate contribuie semnificativ la creșterea costurilor în comparație cu extracția convențională cu lichide. În schimb, extracția cu ultrasunete este ieftină la achiziție și în exploatare și oferă randamente ridicate de extract, obținute în câteva minute. Deoarece sonicarea se realizează la presiune ambiantă (sau ușor ridicată) și la temperaturi scăzute, extracția cu ultrasunete este ușor și sigur de operat. Sonicatoarele Hielscher sunt recunoscute și preferate pentru rata lor ridicată de extracție, compatibilitatea cu diverși solvenți, ușurința în utilizare și scalabilitatea liniară.
Nanoemulsii
Pentru a obține o biodisponibilitate ridicată și cele mai bune efecte ale CBD, picăturile de ulei CBD ar trebui administrate în nanoformă.
Avantajul sonicatoarelor Hielscher constă în utilizarea lor versatilă: sistemele noastre cu ultrasunete pot fi folosite pentru extracția canabisului ȘI pentru producerea de nanoemulsii. Trebuie să achiziționați doar un singur dispozitiv pentru a extrage CBD din canabis și pentru a procesa ulterior uleiul CBD într-o nanoemulsie stabilă, cu biodisponibilitate ridicată.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre nanoemulsionarea CBD cu ultrasunete!
Sisteme cu ultrasunete de mare putere, de la scară de laborator la scară pilot și industrială.
Extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță
Hielscher Ultrasonics furnizează echipamente de extracție cu ultrasunete pentru extracția canabisului și emulsionarea nanoformulărilor.
Pe lângă controlabilitatea precisă și ușurința în utilizare, toate dispozitivele noastre cu ultrasunete sunt construite pentru funcționare 24/7. Sistemele noastre pot furniza amplitudini de la scăzute până la foarte ridicate. Pentru extracția canabinoizilor și terpenelor oferim sonotrode ultrasonice speciale (cunoscute și ca sonde ultrasonice sau concentratoare ultrasonice), care sunt optimizate pentru izolarea delicată a substanțelor active de înaltă calitate. Toate sistemele noastre pot fi utilizate pentru extracția și emulsionarea ulterioară a canabinoizilor.
Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim de sarcină grea și în medii solicitante.
Contactați-ne astăzi! Vă recomandăm cu plăcere configurația cu ultrasunete cea mai potrivită pentru nevoile dumneavoastră de extracție!
- Extracte de înaltă calitate
- Extracție mai completă
- Rată ridicată de extracție
- Extract cu spectru complet
- Utilizarea diverșilor solvenți
- Netoxic
- Metodă non-termică (la rece)
- Proces de extracție rapid
- Sigur și ușor de utilizat
- Scalabilitate liniară
Literatură / Referințe
- 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.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Informații utile
Avantajele extracției cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete se bazează pe principiul cavitației acustice. Cavitația apare ca urmare a ultrasunetelor de înaltă performanță în lichid și se caracterizează prin efecte mecanice cu densitate mare de energie, care au loc în așa-numitele puncte fierbinți (hot-spots).
Extracția cu ultrasunete – efecte cavitaționale
Atunci când undele ultrasonice de putere sunt cuplate într-un lichid (de ex. o suspensie formată din material vegetal într-un solvent), undele ultrasonice se propagă prin lichid, provocând cicluri alternante de presiune înaltă / presiune joasă. În timpul ciclurilor de presiune joasă se formează bule minuscule de vid (așa-numitele bule de cavitație), care cresc pe parcursul mai multor cicluri de presiune. La o anumită dimensiune, când bulele nu mai pot absorbi energie, acestea implodează violent în timpul unui ciclu de presiune înaltă. Implozia bulelor se caracterizează prin forțe cavitaționale intense, inclusiv microturbulențe și jeturi de lichid cu viteze de până la 100m/s. Aceste efecte cavitaționale de forfecare sunt cunoscute și ca efecte sonomecanice. Extracția cu ultrasunete a moleculelor bioactive este cauzată în principal de efectele sonomecanice:
Condițiile extraordinare ale cavitației ultrasonice perforează și/sau distrug pereții și membranele celulare și permit o pătrundere mai mare a solventului în probă. Prin urmare, extracția cu ultrasunete realizează o izolare foarte rapidă a compușilor – depășind metodele convenționale de extracție printr-un timp de proces mai scurt, un randament mai mare și temperaturi mai scăzute. Ca tratament (sono-)mecanic blând, extracția cu ultrasunete previne degradarea termică a compușilor bioactivi și depășește alte tehnici, precum extracția convențională cu solvenți, hidrodistilarea sau extracția Soxhlet, despre care se știe că distrug moleculele sensibile la căldură. Aceste avantaje fac din extracția cu ultrasunete tehnica preferată pentru eliberarea compușilor activi sensibili la temperatură din materiale vegetale.
Prin urmare, extracția cu ultrasunete este tehnica preferată pentru extragerea moleculelor bioactive, precum polifenolii, terpenele, uleiurile esențiale și canabinoizii, din materialele vegetale.
Condițiile extraordinare ale cavitației ultrasonice perforează și/sau distrug pereții și membranele celulare și permit o pătrundere mai mare a solventului în probă. Prin urmare, extracția cu ultrasunete realizează o izolare foarte rapidă a compușilor – depășind metodele convenționale de extracție printr-un timp de proces mai scurt, un randament mai mare și temperaturi mai scăzute. Ca tratament mecanic blând, extracția cu ultrasunete previne degradarea termică a compușilor bioactivi și depășește alte tehnici, precum extracția convențională cu solvenți, hidrodistilarea sau extracția Soxhlet, despre care se știe că distrug moleculele sensibile la căldură. Aceste avantaje fac din extracția cu ultrasunete tehnica preferată pentru eliberarea compușilor activi sensibili la temperatură din materiale vegetale.
Extracția cu ultrasunete din celulele vegetale: secțiunea transversală microscopică (TS) arată mecanismele de acțiune în timpul extracției cu ultrasunete din celule (mărire 2000x) [sursă: Vilkhu et al. 2011]
Canabinoizi
Canabinoizii sunt compuși naturali care se găsesc în planta Cannabis sativa. În planta de canabis sunt prezenți peste 480 de compuși diferiți. Canabisul (numit și marijuana) este o plantă medicinală extraordinar de puternică. Din marea varietate de compuși activi terapeutic, 85 de substanțe fitochimice sunt denumite canabinoizi (și s-ar putea descoperi și alții). CBD și THC (tetrahidrocanabinol / Δ9-THC) sunt cei mai proeminenți canabinoizi. Cea mai importantă caracteristică distinctivă este că CBD nu este psihotrop, în timp ce THC prezintă efecte psihoactive.
Canabinoizii sunt consumați în scop recreațional și medical.
Date farmacocinetice pentru CBD:
biodisponibilitate – oral: 13–19%, inhalat: 11–45% (medie 31%)
timp de înjumătățire prin eliminare: 9 ore
În SUA, produsele CBD care conțin mai puțin de .03% THC, extrase din semințele sau tulpinile cânepei industriale, sunt legale la nivel federal și pot fi achiziționate legal în toate statele, indiferent de legile acestora privind marijuana.
Date farmacocinetice pentru THC:
biodisponibilitate – oral: 6–20%, inhalat: 10–35%
timp de înjumătățire prin eliminare: 1,6–59 ore, 25–36 ore (dronabinol administrat oral)
Nanoformulări
Nanocanabinoizii sunt uleiuri de canabis formulate într-o emulsie ulei-în-apă de dimensiuni nanometrice, care oferă o biodisponibilitate ridicată (absorbție mai rapidă și efecte sporite asupra sănătății) și, prin urmare, pot fi administrați în doze mai mici. În plus, nanoemulsiile de canabis pot fi încorporate cu ușurință în produse medicale, băuturi, produse comestibile și produse cosmetice (de ex. creme, loțiuni). Deoarece nanoemulsiile sunt adesea translucide, ele pot fi formulate cu ușurință în alte produse fără a le afecta aspectul.
Pentru a obține o nanoemulsie de înaltă calitate, dimensiunea picăturilor și indicele de polidispersitate (PDI) sunt factori importanți care influențează considerabil stabilitatea nanoemulsiei. Un indice de polidispersitate ridicat indică existența unor picături mari, care destabilizează emulsia prin coalescență și maturare Ostwald. O distribuție mică și îngustă a dimensiunii picăturilor este, prin urmare, un factor important care contribuie la stabilitatea și la o durată de valabilitate mai lungă a (nano- / micro-)emulsiei.
Nanoemulsii de canabis: Pentru nanoemulsiile de ulei de cânepă sau CBD, uleiul de cânepă / CBD este amestecat într-un ulei alimentar de înaltă calitate. Uleiurile vegetale tipice sunt uleiul MCT, uleiul de cocos, uleiul de avocado, uleiul de măsline, uleiul de semințe de in, uleiul de migdale dulci și uleiul de nucă. Ca emulgatori (surfactanți, agenți de umectare, stabilizatori) au fost utilizați cu succes polisorbatul 80, lecitina, saponinele de quillaja, lecitina din soia și scoarța de săpun (soap bark). Guma xantan, pectina sau proteina din zer pot fi adăugate suplimentar pentru a îmbunătăți reologia și stabilitatea emulsiei.
Utilizarea CO2 pentru extracție
Extracția cu CO2 se poate realiza în două moduri: extracție supercritică și extracție subcritică. Atunci când CO2 este utilizat ca solvent, acesta are caracteristici diferite, care depind de starea sa fluidă. CO2 subcritic desemnează CO2 aflat în starea cuprinsă între 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) și la o presiune cuprinsă între 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). La această temperatură și presiune, CO2 se comportă ca un fluid dens. Atunci când condițiile de temperatură și presiune sunt crescute și depășesc temperatura critică (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) și presiunea critică (72,9atm, 7,39MPa, 1.071psi), CO2 se extinde în recipient asemenea unui gaz, dar cu o densitate asemănătoare cu cea a unui lichid. Acesta este cunoscut sub denumirea de dioxid de carbon supercritic (sCO2 sau SC-CO2)).
Extracția cu CO2 subcritic utilizează temperatură scăzută și presiune scăzută și, prin urmare, durează mai mult. Extracția cu CO2 subcritic oferă randamente mai mici și ar putea reține unele terpene și uleiuri. Pentru extracția cu CO2 supercritic se aplică temperaturi mai ridicate și presiuni mai ridicate, care pot deteriora terpenele și alte substanțe fitochimice. Pentru extracțiile cu CO2 supercritic este necesar un proces ulterior – cunoscut sub numele de winterizare – pentru a îndepărta compușii nedoriți, precum lipidele și clorofila. În etapa de winterizare, extractul brut este congelat în etanol pentru a separa canabinoizii și terpenele pure de alte produse secundare antrenate în timpul extracției.