Оборудование для экстракции каннабиса – преимущества обработки ультразвуком
Оборудование для ультразвуковой экстракции обладает множеством преимуществ, благодаря которым ультразвуковая экстракция превосходит другие методы экстракции конопли и марихуаны. Хотя извлечение из каннабиса биоактивных соединений, таких как THC и CBD, можно осуществлять различными методами, обработка ультразвуком предлагает многочисленные преимущества. Благодаря высокому выходу, высокому качеству экстрактов, быстрому процессу, низким капитальным и эксплуатационным затратам, безопасной и удобной эксплуатации ультразвуковая экстракция является предпочтительным методом как для небольших, так и для промышленных производств экстрактов каннабиса.
Преимущества ультразвуковой экстракции каннабиса
Ультразвуковые аппараты зондового типа представляют собой разновидность экстракционного оборудования, использующего ультразвуковые волны для разрушения растительного материала и извлечения нужных соединений. Было показано, что при экстракции каннабиса этот метод превосходит традиционные методы экстракции по нескольким причинам:
- Эффективность: Ультразвуковые зонды могут извлекать из растительного материала большую долю целевых соединений, чем традиционные методы экстракции, такие как экстракция растворителем или перегонка с водяным паром. Это связано с тем, что ультразвуковые зонды используют высокочастотные звуковые волны для разрушения растительного материала на клеточном уровне, облегчая извлечение нужных соединений.
- Быстрая экстракция: Ультразвуковые зонды могут извлекать целевые соединения из растительного материала за считаные минуты, тогда как традиционные методы экстракции могут занимать часы или даже дни. Это означает, что ультразвуковые зонды могут обрабатывать больше материала за меньшее время, что делает этот метод экстракции более эффективным.
- Полный спектр: Ультразвуковые аппараты зондового типа извлекают весь спектр биоактивных соединений. Это позволяет получать с помощью ультразвуковых зондов экстракты полного спектра, известные своим эффектом антуража, который может иметь значение для медицинских или исследовательских целей.
- Безопасность: Ультразвуковые зонды считаются более безопасным средством экстракции по сравнению с традиционными методами, такими как экстракция растворителем, при которой могут использоваться легковоспламеняющиеся и потенциально токсичные растворители, или экстракция сверхкритическим CO2, экстракторы для которой работают под высоким давлением. Ультразвук совместим с любыми растворителями, включая воду и водный раствор этанола, что делает этот метод экстракции более безопасным и экологичным.
Вкратце, экстракция каннабиса с помощью ультразвуковых зондов имеет ряд преимуществ перед традиционными методами экстракции, включая более высокую эффективность, скорость, селективность и безопасность.
Ультразвуковой экстрактор UIP2000hdT (2kW) для промышленного производства полностью натуральных органических экстрактов каннабиса.
Ультразвуковые аппараты в сравнении с экстрактором CO2 для экстракции каннабиса
Экстракция сверхкритическим CO2 является традиционным методом производства экстрактов каннабиса. Однако из-за высоких затрат, проблем безопасности и сложности эксплуатации ультразвуковые аппараты заменили множество установленных экстракторов CO2. Ниже описаны преимущества, благодаря которым обработка ультразвуком превосходит экстракцию сверхкритическим CO2.
- Выход: Было показано, что ультразвуковая экстракция обеспечивает более высокий выход нужных соединений по сравнению с экстракцией CO2. Это связано с тем, что ультразвуковая экстракция может разрушать растительный материал на клеточном уровне, обеспечивая более эффективное извлечение целевых соединений.
- Скорость: Ультразвуковую экстракцию можно завершить за считаные минуты, тогда как экстракция CO2 может занимать несколько часов. Это означает, что ультразвуковая экстракция является более быстрым методом и позволяет обрабатывать большие объёмы материала за меньшее время.
- Селективность: Ультразвуковая экстракция даёт экстракты широкого спектра, содержащие широкий набор биоактивных соединений. Экстракты широкого спектра ценятся за так называемый эффект антуража, при котором вещества синергетически поддерживают и усиливают свои специфические эффекты. Это делает ультразвуковую экстракцию отличным вариантом как для получения терапевтических экстрактов, так и для исследовательских целей.
- Энергоэффективность: Ультразвуковая экстракция потребляет меньше энергии, чем экстракция CO2, что делает её более экологичным вариантом.
- Стоимость оборудования: Оборудование для ультразвуковой экстракции обычно дешевле оборудования для экстракции CO2, что может сделать его более доступным вариантом для небольших производителей.
- Безопасность: Ультразвуковую экстракцию можно проводить без использования легковоспламеняющихся или токсичных растворителей. Наиболее часто используемыми растворителями для экстракции каннабиса являются вода или водный раствор этанола. В отличие от этого, экстракция CO2 требует применения CO2 под высоким давлением. Такое высокое давление создаёт риск утечки CO2 или отказа оборудования и связанные с высоким давлением опасности. Поэтому ультразвуковая экстракция считается более безопасным методом как для операторов, так и для окружающей среды.
Ультразвуковая экстракция каннабиса – принцип действия ультразвука при экстракции
Ультразвуковая экстракция основана на принципе акустической кавитации. Воздействие ультразвука высокой мощности на жидкости и суспензии приводит к интенсивной кавитации и возникновению сил сдвига. В суспензии листьев, бутонов, цветков, стеблей и других частей растений растительные клетки разрушаются под действием ультразвуковых сил сдвига, и высвобождаются биоактивные соединения, такие как каннабидиол (CBD) и тетрагидроканнабинол (THC). Ультразвуковая экстракция хорошо зарекомендовала себя как высокоэффективный и надёжный метод выделения биоактивных растительных соединений. Особенно при производстве высококачественных масел каннабиса обработка ультразвуком убедительно продемонстрировала свои преимущества благодаря высокому выходу (большему количеству получаемого экстракта), превосходному качеству (полный спектр) и короткому времени обработки. Воздействие ультразвуковых волн представляет собой механическую обработку, которая нетоксична, безопасна и экологична.
Ультразвуковая экстракция каннабиса партиями объёмом 120L с помощью UIP2000hdT и мешалки
- Более высокий выход
- Высокое качество
- Отсутствие термического разложения
- Быстрая экстракция
- Простая и безопасная эксплуатация
- Экологичная экстракция
Краткий обзор – преимущества ультразвуковых экстракторов Hielscher
Эффективность
- Более высокий выход
- Быстрый процесс экстракции – за считаные минуты
- Высококачественные экстракты – мягкая, нетермическая экстракция
- Экологичные растворители (вода, этанол, глицерин, растительные масла и т. д.)
Простота
- Подключи и работай – настройка и начало работы за считаные минуты
- Высокая производительность – для крупномасштабного производства экстрактов
- Периодическая работа или непрерывная работа в потоке
- Простая установка и запуск
- Переносные / передвижные – переносные устройства или устройства на колёсах
- Линейное масштабирование – добавьте ещё одну ультразвуковую систему параллельно для увеличения производительности
- Дистанционный мониторинг и управление – с ПК, смартфона или планшета
- Контроль процесса не требуется – настройте и запустите
- Высокая производительность – рассчитаны на непрерывное производство 24/7
- Прочность и минимальное техническое обслуживание
- Высокое качество – разработаны и изготовлены в Германии
- Быстрая загрузка и выгрузка между партиями
- Легко очищать
Безопасность
- Простая и безопасная эксплуатация
- Экстракция без растворителей или с применением растворителей (воды, этанола, растительных масел, глицерина и т. д.)
- Без высокого давления и высоких температур
- Доступны взрывозащищённые системы с сертификацией ATEX
- Легко управлять (в том числе дистанционно)
UP400St – ультразвуковая экстракция растительного сырья, например каннабиса, партиями объёмом 8L
Ультразвуковое оборудование для экстракции каннабиса
Hielscher Ultrasonic – ваш надёжный партнёр в области высокопроизводительного ультразвукового экстракционного оборудования для извлечения соединений из каннабиса и другого растительного сырья. Благодаря бесчисленным установкам по всему миру ультразвуковые экстракторы Hielscher широко известны своей высокой скоростью экстракции, надёжностью и прочностью.
От небольших компактных настольных ультразвуковых аппаратов, таких как UP400St (400W), до самого мощного в мире UIP16000hdT – Hielscher предлагает полный ассортимент оборудования для ультразвуковой экстракции. Это позволяет нам рекомендовать вам ультразвуковой экстрактор, наиболее подходящий для требований вашего процесса.
Проектирование, производство и консультации – качество из Германии
Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют без затруднений интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные предприятия. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными средами эксплуатации.
Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов:
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500mL | — | UP100H |
| от 10 до 8000mL | — | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | от 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| от 1 до 300L | от 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| — | от 10 до 100L/min | UIP16000 |
| — | выше | кластер из UIP16000 |
Полезные сведения
Обзор и сравнение наиболее распространённых методов экстракции каннабиса
Ультразвуковая экстракция
Продукт: Ультразвуковая экстракция даёт высококачественный экстракт полного спектра. Неочищенный экстракт очищают посредством фильтрации, дистилляции и/или винтеризации.
Стоимость оборудования: от приблизительно US$5 000 до нескольких US$100 000 в зависимости от производительности и конфигурации
Организация процесса: периодическая обработка в ёмкости/бочке или непрерывная работа в потоке
Технические навыки: простое и безопасное обращение и эксплуатация
Растворитель: можно использовать любые растворители, такие как вода, водно-спиртовая смесь, изопропиловый спирт, гексан, этанол, метанол, бутан, растительные масла (оливковое масло, кокосовое масло), глицерин и т. д.
Целевые соединения: полный спектр (все присутствующие каннабиноиды и терпены)
Основные преимущества: высокий выход, простота эксплуатации, невысокая стоимость, простое масштабирование до промышленного производства
Экстракция растворителем (спирт, этанол)
Продукт: обычно неочищенный экстракт, требующий дальнейшей очистки, например винтеризации или фильтрации. Как правило, этанольный экстракт дополнительно очищают посредством дистилляции после винтеризации и фильтрации.
Стоимость оборудования: от $5 000 до миллионов в зависимости от размера, возможностей или возможностей автоматизации.
Технические навыки: подготовка по основам химии / средний уровень навыков.
Целевые соединения: все присутствующие каннабиноиды; получаемый экстракт содержит небольшое количество монотерпенов.
CO2 – экстракция
Продукт: неочищенный экстракт, требующий дальнейшей очистки, например винтеризации или фильтрации
Стоимость оборудования: от $100 000 до миллионов USD в зависимости от размера, возможностей или автоматизации
Технические навыки: подготовка для работы с жидким CO2 (система под высоким давлением – безопасность)
Целевые соединения: каннабиноиды лишь с небольшим количеством монотерпенов
Экстракция углеводородами
Продукт: шаттер, баддер, воск, HTFSE, HCFSE или неочищенный экстракт для дистилляции либо терпены для добавления в дистиллят
Стоимость оборудования: от $5 000 до $100 000 в зависимости от размера и возможностей
Технические навыки: подготовка по химии и безопасности (использование легковоспламеняющихся жидкостей, жидкого бутана)
Целевые соединения: все каннабиноиды
Применение ультразвуковых волн для экстракции
При воздействии мощного ультразвука на жидкие системы (включая суспензии и вязкие пасты) возникает акустическая кавитация. Акустическая кавитация описывает явление образования, роста и последующего схлопывания кавитационных пузырьков. При распространении ультразвуковых волн вакуумные пузырьки колеблются, растут и схлопываются в тот момент, когда пузырёк больше не может поглощать энергию. Схлопывание пузырька создаёт локальные экстремальные условия: очень высокие температуры, давления, скорости нагрева и охлаждения, а также перепады давления и струи жидкости. Эти экстремальные условия приводят к тепловым, механическим и химическим эффектам. Разрушение клеток и высвобождение биоактивных соединений (= экстракция) являются механическим эффектом, который обеспечивает очень высокую результативность и эффективность.
Акустическая кавитация, создаваемая высокоинтенсивным низкочастотным ультразвуком, вызывает интенсивные силы сдвига и локальные высокие перепады давления и температуры, обеспечивающие необходимое воздействие для разрушения клеток, интенсивного перемешивания и массопереноса. Эти ультразвуковые силы сдвига успешно применяются для экстракции каннабиса.
Благодаря превосходному выходу экстракта, высокой скорости экстракции, быстрому протеканию процесса, а также простой и безопасной эксплуатации ультразвуковая экстракция успешно используется для извлечения самых разнообразных растительных соединений.
Мощные ультразвуковые волны разрушают клеточную матрицу биологических структур и высвобождают биоактивные соединения. Массоперенос между растительным материалом и растворителем усиливается. Благодаря этим механизмам ультразвуковая экстракция высокоэффективна при извлечении соединений из каннабиса.
Характерными примерами применения ультразвуковой экстракции являются каннабис (каннабиноиды и масло каннабиса из марихуаны и конопли), куркумин, перец, шафран, кофе, горькая тыква, оливковое масло, масло авокадо, хна, аюрведические травы, имбирь, чай и другие лекарственные травы.
Декарбоксилирование
Декарбоксилирование является важным этапом эффективного получения основных биоактивных соединений каннабиса, таких как Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), каннабидиол (CBD) и каннабигерол (CBG). Декарбоксилирование, также известное как «активация» или «декарб», применяется в качестве предварительной обработки для увеличения содержания THC (delta9-tetrahydrocannabinol) в растительном материале. С химической точки зрения декарбоксилирование представляет собой реакцию, при которой удаляется карбоксильная группа (-COOH) и выделяется диоксид углерода (CO2). Для увеличения содержания THC в растительном материале каннабиса применяется технологический этап декарбоксилирования. Посредством декарбоксилирования некоторое количество непсихоактивной Δ9-tetrahydrocannabinolic acid (THCA) может быть преобразовано в психоактивный THC. Δ9-Tetrahydrocannabinolic acid декарбоксилируется при нагревании (приблизительно до 105°C / 220°F в течение 30 мин. для сухого материала, до 90 мин. для влажного растительного материала) и затем превращается в психоактивное соединение Δ9-Tetrahydrocannabinol.
Аналогичным образом богатый CBD-A растительный материал каннабиса можно декарбоксилировать посредством тепловой обработки и тем самым преобразовать в CBD. Для винтеризации растительного материала высушенное измельчённое растительное сырьё нагревают приблизительно до 160°C / 320°F в течение 30–60 мин., чтобы инициировать декарбоксилирование.
Температуры декарбоксилирования каннабиноидов:
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
Последующие процессы – фильтрация и дистилляция
После ультразвуковой экстракции частицы каннабиса необходимо отфильтровать из жидкости. Для этого суспензию каннабиса процеживают через фильтр, например сетчатый (например, фильтровальный мешок), или используют фильтр-пресс. Полученный маточный раствор, состоящий из растворителя (например, этанола) и экстракта каннабиса, затем концентрируют, отделяя этанол. Для удаления растворителей посредством дистилляции обычно используют ротационные испарители или системы вакуумной дистилляции.
Ротационный испаритель (в разговорной речи roto-vap) обычно используется для отделения растворителей, таких как этанол, от каннабиса, что позволяет получить очищенное масло каннабиса. Регулируемая температура и простота обращения делают ротационный испаритель основным оборудованием для дистилляции в индустрии каннабиса.
Вакуумная дистилляция используется преимущественно для выделения CBD для фармацевтического и медицинского применения, когда необходимо удалить терпены и/или THC. Поскольку терпены, THC и CBD имеют высокие температуры кипения (в диапазоне 160–250°C / 310–482°F), при атмосферных условиях дистилляция потребовала бы высокотемпературной обработки, которая сопровождается термическим разложением термочувствительных каннабиноидов. Кроме того, воздействие кислорода инициирует окислительные реакции, которые отрицательно влияют на качество каннабиноидов. При применении вакуума температуры кипения снижаются. Также применение вакуума позволяет удалить кислород. Таким образом, дистилляция в условиях вакуума снижает термическое и окислительное разложение экстрактов.
Винтеризация
Винтеризация – это процесс удаления растительных липидов, жиров и восков посредством промывки спиртом для отделения каннабиноидов и терпенов от нежелательных веществ, таких как растительные воски, жиры и хлорофилл. Для винтеризации извлечённое масло каннабиса помещают в этанол и охлаждают до температур ниже -20°C / -6°F. При таких низких температурах липиды, жиры и воски выпадают в осадок и могут быть удалены.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторного до промышленного масштаба.