Kryštalizácia kanabinoidov pomocou sonikácie
Kryštalizácia je nevyhnutným procesným krokom pri výrobe kryštalického izolátu CBD. Ultrazvuková nanokryštalizácia (sonokryštalizácia) sa široko využíva na prípravu kryštalických izolátov, ako je izolát CBD, z presýteného roztoku. Intenzívne miešanie vyvolané vysokovýkonnými ultrazvukovými vlnami podporuje tvorbu čistých kryštálov CBD. Ultrazvuková kryštalizácia je presne regulovateľná, vysoko účinná a rýchla metóda výroby kryštalického izolátu CDB.
Ultrazvuková kryštalizácia CBD
Kryštalizácia izolátu CBD je proces zrážania, pri ktorom sa v rozpúšťadle tvorí tuhá fáza CBD. Na kryštalizáciu CBD sa rozpúšťaná látka (t. j. destilovaný CBD olej) musí rozpustiť v rozpúšťadle tak, aby vznikol presýtený roztok. Ultrazvukové vlny pôsobia ako vonkajší podnet, ktorý iniciuje tvorbu kryštalizačných zárodkov (nukleáciu) a pomáha podporovať a regulovať rast kryštálov.
Bežne používané rozpúšťadlá: pentán alebo heptán.
Ako pôsobenie ultrazvuku podporuje kryštalizáciu CBD?
Pôsobenie ultrazvuku je vysoko účinná metóda miešania, ktorou sa vytvára homogénny presýtený roztok extraktu CBD v rozpúšťadle. Počas intenzívneho ultrazvukového miešania presýteného roztoku sa môžu vytvárať kryštalizačné zárodky, ktoré následne slúžia ako centrá rastu kryštálov CDB. Ultrazvukové miešanie zintenzívňuje prenos hmoty medzi počiatočnými kryštalizačnými zárodkami a presýteným roztokom, takže kryštály rastú rýchlo a rovnomerne. To znamená, že sonikácia je veľmi účinnou technikou na podporu a reguláciu tvorby kryštálov CBD.
Reaktor s ultrazvukovým prístrojom UIP2000hdT na sonokryštalizáciu kanabinoidov
Čo hovorí výskum
„Keď sa na roztok určený na kryštalizáciu aplikuje ultrazvuk, môže významne ovplyvniť vlastnosti kryštalických produktov. Pôsobenie ultrazvuku skracuje indukčný čas, zužuje metastabilnú zónu a zvyšuje rýchlosť nukleácie. Vďaka týmto účinkom vo všeobecnosti vznikajú menšie kryštály s užšou distribúciou veľkostí v porovnaní s konvenčnou kryštalizáciou. Pôsobenie ultrazvuku môže tiež spôsobiť fragmentáciu existujúcich kryštálov, ku ktorej dochádza v dôsledku zrážok kryštálov alebo sonofragmentácie.“ [Kim and Suslick, 2018]
Kryštalizácia kanabinoidov za miešania
Ultrazvuková kryštalizácia (známa aj ako sonokryštalizácia) je forma riadenej kryštalizácie za miešania, ktorá prekonáva konvenčné techniky zrážania rýchlou tvorbou kryštálov vďaka intenzívnemu ultrazvukovému miešaniu. Ultrazvukové premiešavanie a miešanie vnáša do zmesi extraktu CBD a rozpúšťadla veľké kinetické sily. Tým vzniká presýtený roztok, v ktorom ultrazvukové miešanie následne podporuje prenos hmoty, čím sa zvyšuje rýchlosť kryštalizácie. Ultrazvuková kryštalizácia je rýchly proces, ktorý možno presne regulovať. To umožňuje rast kryštálov jednotnej veľkosti a trvalo vysoký štandard kvality produktu. Úpravou parametrov sonikácie umožňuje ultrazvuková kryštalizácia tvorbu rovnomerných kryštálov s mikrometrovými alebo nanometrovými rozmermi. Použitím stanovených procesných parametrov vypestujte kryštály s veľkosťou prispôsobenou vašim potrebám. Použitím sonokryštalizácie je možné vyzrážať kryštály s nanometrovými rozmermi, ktoré ponúkajú vyššiu biologickú dostupnosť a zákazníci ich oceňujú pre vyššiu účinnosť a výrazné zdravotné prínosy. Presná regulácia parametrov sonokryštalizácie poskytuje opakovateľné/reprodukovateľné výsledky. Navyše možno ultrazvukovú kryštalizáciu kanabinoidov plne lineárne škálovať na akýkoľvek objem výroby. Keďže výsledkom ultrazvukovej kryštalizácie je vysokokvalitný izolát CBD, nadväzujúce procesy, ako je čistenie, sa obmedzujú na minimum.
Zariadenie UP200St možno integrovať do chemických reaktorov s miešaním na urýchlenie a zlepšenie kryštalizácie.
- Kryštalizáciu za miešania
- Kokryštalizáciu
- Kryštalizáciu pomocou antisolventu
- Kryštalizáciu ochladzovaním
- Kryštalizáciu z taveniny
- Reaktívna kryštalizácia / zrážanie
Ultrazvukové kryštalizátory na výrobu izolátu CBD
Hielscher Ultrasonics je váš partner s dlhoročnými skúsenosťami s vysokovýkonnými procesmi ultrazvukovej kryštalizácie. Hielscher Ultrasonics dodáva široký sortiment zariadení na ultrazvukovú kryštalizáciu na vsádzkové a kontinuálne prietokové spracovanie. Zariadenia Hielscher Ultrasonics sú nainštalované v potravinárskych a farmaceutických výrobných prevádzkach po celom svete a spĺňajú najvyššie štandardy kvality. Ultrazvukové kryštalizačné systémy Hielscher sú vhodné na štandardizáciu procesov, zabezpečenie trvalo vysokej kvality produktov a dodržiavanie správnej výrobnej praxe (GMP), čím zodpovedajú vašim cieľom dosahovať špičkové výrobné štandardy.
- Kryštály s mikrometrovou a nanometrovou veľkosťou (nastaviteľné)
- Vysoká účinnosť
- Presne riadený rast kryštálov
- Rovnomerný rast kryštálov
- Neporušený tvar
- Jednopriechodový proces / proces v jednej nádobe
- Opakovateľný, reprodukovateľný výsledok
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
Vysoké amplitúdy pri sonokryštalizácii
Sonikácia ultrazvukovými vlnami s vysokou amplitúdou skrátila indukčný čas viac ako sonikácia vlnami s nízkou amplitúdou. [Kim and Suslick, 2018] Vysokovýkonná sonikácia pri vysokých amplitúdach vytvára trvalo intenzívne mikroturbulencie, šmykové sily a premiešavanie. Tieto mikro- a makropohyby v presýtenej suspenzii vedú k zlepšeniu prenosu hmoty a následnému zvýšeniu rýchlosti kryštalizácie. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm možno bez problémov nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru.
Všetky zariadenia sú skonštruované na používanie v režime 24/7/365 pri plnom zaťažení a vďaka svojej robustnosti a spoľahlivosti predstavujú výkonnú oporu vášho procesu sonokryštalizácie. Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú tak spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky na sonokryštalizáciu.
Presne regulovateľné amplitúdy pre vynikajúcu kryštalizáciu
Všetky ultrazvukové procesory Hielscher sú presne regulovateľné, a preto predstavujú spoľahlivú pracovnú oporu vo výskume, vývoji a výrobe. Amplitúda je jedným z kľúčových procesných parametrov, ktoré ovplyvňujú účinnosť a efektívnosť sonokryštalizácie. Všetky procesory Hielscher Ultrasonics umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy a poskytujú požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné aplikácie. Amplitúdy až do 200µm možno bez problémov nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7.
Presné nastavenie amplitúdy a nepretržité monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu pomocou inteligentného softvéru vám umožňujú presne ovplyvňovať sonokryštalizačnú reakciu. Počas každého sonikačného cyklu sa všetky ultrazvukové parametre automaticky zaznamenávajú na zabudovanú SD kartu, takže každý cyklus možno vyhodnotiť a kontrolovať. Optimálna sonikácia pre najúčinnejšiu sonokryštalizáciu!
Sonikácia s reguláciou teploty
Pri procesoch kryštalizácie kanabinoidov je teplota kľúčovým procesným parametrom, ktorý ovplyvňuje výsledok a kvalitu kryštálov CBD. Sonokryštalizačné reaktory Hielscher sú vybavené chladiacim plášťom na udržiavanie procesnej teploty v požadovanom rozsahu. Naše sonokryštalizačné systémy sú navyše vybavené inteligentným softvérom, ktorý monitoruje procesnú teplotu pomocou pripojiteľného snímača teploty. V používateľsky prívetivom menu môže používateľ nastaviť hornú a dolnú hranicu teploty. Len čo procesná teplota prekročí nastavený teplotný rozsah, ultrazvukový prístroj preruší činnosť, kým sa teplota nevráti do prednastaveného ∆T. To vám poskytuje presnú kontrolu nad dôležitým parametrom procesu kryštalizácie – „teplotou“.
MultiPhaseCavitator pre rovnomerné kryštály
MultiPhaseCavitator MPC48 je jedinečná vložka do prietokovej cely so 48 kanylami na vstrekovanie druhej fázy (t. j. destilátu CBD) priamo do oblasti najintenzívnejšej kavitácie. Vysoko rovnomerná zmes destilátu CBD a rozpúšťadla tak vytvára presýtený roztok, v ktorom sa vytvoria zárodky kryštálov CBD. Pôsobenie ultrazvuku v ultrazvukovom reaktore umožňuje presne regulovateľnú nukleáciu a rast kryštálov. MultiPhaseCavitator výrazne zvyšuje účinnosť kryštalizačných procesov a vďaka presnej regulácii umožňuje štandardizáciu procesu. Vysoko štandardizovaný výrobný proces je súčasťou správnej výrobnej praxe (GMP) a pomáha nepretržite vyrábať produkty najvyššej kvality.
Ultrazvukový reaktor s MultiPhaseCavitator na zlepšenie sonokryštalizácie
Najvyššia kvalita – navrhnuté a vyrobené v Nemecku
Ako rodinný podnik vlastnený a riadený rodinou kladie Hielscher pri svojich ultrazvukových procesoroch dôraz na najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sa navrhujú, vyrábajú a dôkladne testujú v našom sídle v Teltowe pri Berlíne v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukových zariadení Hielscher z nich robia spoľahlivých pomocníkov vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou vlastnosťou vysokovýkonných ultrazvukových sond a reaktorov Hielscher.
Kontaktujte nás teraz a povedzte nám o svojich požiadavkách na sonokryštalizáciu! Odporučíme vám najvhodnejší ultrazvukový kryštalizátor a konfiguráciu reaktora!
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Literatúra / referencie
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Užitočné informácie
Pentán ako rozpúšťadlo
n-Pentán (č. CAS 109-6-0) je uhľovodíkové rozpúšťadlo, ktoré sa zvyčajne používa na kryštalizáciu kanabinoidov, ako je CBD.
„n-pentán nebol akútne toxický pri perorálnom ani inhalačnom podaní, nedráždil pokožku ani oči a nevyvolával senzibilizáciu kože. Nevykazoval kumulatívnu toxicitu pri koncentráciách až do 20 000 mg m(-3), čo je približne polovica dolnej medze výbušnosti a najvyššia koncentrácia považovaná za bezpečnú na testovanie. Nevyvolával vývojovú toxicitu a nebol mutagénny. Z týchto a ďalších existujúcich informácií vyplýva záver, že n-pentán nevyžaduje klasifikáciu z hľadiska potenciálnych toxických nebezpečenstiev (ako ich definuje príloha VI smernice EÚ o nebezpečných látkach, 1993), hoci jeho fyzikálne vlastnosti naznačujú, že by bolo vhodné upozorniť na možnosť aspirácie. Ďalej neexistuje dôvod na zníženie súčasných odporúčaných limitov expozície pri práci. Napokon, hoci s horľavosťou n-pentánu súvisia určité bezpečnostné otázky, neprítomnosť akejkoľvek preukázateľnej toxicity pri vysokých úrovniach expozície naznačuje, že riziko nepriaznivých účinkov na zdravie je minimálne pre všetky skupiny obyvateľstva.“ (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, dispergovanie, emulgovanie a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.