Rýchla a jednoduchá ultrazvuková extrakcia kanabisu
S ultrazvukovými extrakčnými systémami Hielscher môžete rýchlejšie extrahovať kanabinoidy, terpeny a ďalšie cenné zložky konope. Výkonný ultrazvuk zintenzívňuje prenos hmoty, rozbíja rastlinné bunky a pomáha efektívne uvoľňovať aktívne zložky do zvoleného rozpúšťadla – od etanolu a jedlých olejov až po špecializované extrakčné médiá.
Ultrazvukové zariadenia na extrakciu konope pre vyššie výnosy a rýchlejšie spracovanie
Nech už vypracúvate laboratórny protokol, validujete pilotný proces alebo prechádzate na priemyselnú výrobu, ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher vám poskytujú presnú kontrolu nad amplitúdou, teplotou, tlakom, dobou zdržania a podmienkami rozpúšťadla. Vďaka tomu je ultrazvuková extrakcia spoľahlivou voľbou pre získavanie reprodukovateľných extraktov z konope a konopných semien s krátkou dobou spracovania a škálovateľnou kapacitou.
Prečo si spracovatelia vyberajú ultrazvukovú extrakciu od spoločnosti Hielscher:
- Rýchlejšia extrakcia kanabinoidov a terpenov
- Vysoká účinnosť extrakcie a reprodukovateľná kvalita produktu
- Šetrné, netepelné spracovanie látok citlivých na teplo
- Kompatibilný s bežnými extrakčnými rozpúšťadlami, vrátane etanolu a nosných olejov
- Jednoduchý prechod od laboratórnych pokusov k plnohodnotnej priemyselnej výrobe
- Poradenstvo v oblasti procesov, testovanie realizovateľnosti a podpora pri inštalácii zo strany inžinierov spoločnosti Hielscher
Uveďte nám druh suroviny, rozpúšťadlo, veľkosť šarže alebo prietok a cieľový extrakt. Odporučíme vám vhodné ultrazvukové zariadenie a parametre procesu pre vašu aplikáciu.
Sonikátor UP400St na extrakciu konope
| Metóda | Výzvy a obavy | Výhody ultrazvukovej extrakcie |
|---|---|---|
| macerácia | Dlhá doba spracovania | Rýchlejší prenos hmoty a kratšia extrakcia |
| Soxhletov | Vystavenie teplu a spotreba rozpúšťadla | Šetrnejšia extrakcia pri nižšej teplote |
| superkritický CO2 | Investičné náklady a obmedzenia priepustnosti | Je možné ich kombinovať alebo dodatočne namontovať s cieľom zlepšiť odsávanie |
| extrakcia etanolu | Výnos, rýchlosť, zachovanie terpenov | Lepšie rozrušenie buniek a reprodukovateľné parametre |
Ultrazvukové prístroje Hielscher na extrakciu kanabisu – Vedecky dokázaná účinnosť!
Casiraghi a kolegovia z talianskej univerzity v Miláne porovnali tri metódy extrakcie kanabisu: ultrazvukovú extrakciu, Soxhletovu extrakciu a maceráciu.
Cieľom štúdie bolo preskúmať účinnosť ultrazvukovej extrakcie na extrakciu kanabinoidov z cannabis sativa a porovnať ju s inými extrakčnými metódami, ako je Soxhletova extrakcia a macerácia.
Vedci použili na extrakčný proces ultrazvukový procesor Hielscher UP200Ht (pozri obrázok vľavo) a zistili, že metóda extrakcie pomocou ultrazvuku bola pri extrakcii kanabinoidov účinnejšia ako ostatné dve metódy. Ultrazvuková extrakcia bola tiež rýchlejšia, efektívnejšia a menej náročná na prácu ako iné metódy.
Extrakcia sa uskutočnila s použitím olivového oleja ako rozpúšťadla. Rastlinný materiál sa pridal do rozpúšťadla a sonikoval 10 minút pri 60 % amplitúde pomocou ultrazvuku UP200Ht.
Po kroku sonikácie sa extrakt prefiltroval a rozpúšťadlo sa odparilo pod zníženým tlakom, aby sa získal koncentrovaný extrakt. Extrakt bol potom analyzovaný na obsah kanabinoidov pomocou vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie (HPLC).
Celkovo výsledky tejto štúdie ukázali, že ultrazvuková extrakcia kanabinoidov CBD a THC v olivovom oleji je účinnou metódou extrakcie kanabinoidov z rastlinného materiálu Cannabis sativa s vysokými výnosmi a čistotou.
Jednou z výhod ultrazvukovej extrakcie pomocou UP200Ht je, že dokáže produkovať vyššie výťažky kanabinoidov za kratší čas ako tradičné extrakčné metódy. Vedci tiež poznamenali, že ultrazvuková extrakcia je v porovnaní s inými extrakčnými metódami šetrnejšia k životnému prostrediu, pretože vyžaduje menej rozpúšťadiel a energie. Okrem toho je možné ultrazvukovú extrakciu ľahko rozšíriť pre priemyselnú výrobu, čo z nej robí sľubnú metódu pre rozsiahlu výrobu extraktov CBD.
Na záver štúdia naznačuje, že ultrazvuková extrakcia pomocou UP200Ht je sľubnou metódou extrakcie kanabinoidov z cannabis sativa na liečebné účely.
(porovnaj Casiraghi a kol., 2022)
Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinná metóda extrakcie kanabinoidov, ako sú CBD a THC. Ako rozpúšťadlo sa používal olivový olej, ultrazvuková extrakcia sa vykonávala s UP200ST.
(obrázok a štúdia: © Casiraghi et al., 2022)
Priemyselný sonikátor UIP2000hdT s miešadlom v sude na rozsiahlu extrakciu kanabisu
Podmienky sonikácie a extrakcie
Ultrazvukové extraktory spoločnosti Hielscher vám poskytujú plnú kontrolu nad všetkými relevantnými parametrami procesu, vrátane amplitúdy, dĺžky sonikácie, tlaku, teploty, prietoku a zloženia rozpúšťadla. To vám umožňuje optimalizovať proces extrakcie z hľadiska výťažnosti, profilu extraktu, priepustnosti a požiadaviek na následné spracovanie.
Proces sonikácie kanabisu
Ultrazvukom asistovaná extrakcia je založená na opakujúcich sa vysokotlakových a nízkotlakových cykloch. Tieto striedavé vysokotlakové a nízkotlakové cykly 20 000-krát za sekundu sonikácie vytvárajú intenzívne šmykové sily a prúdy kvapaliny. Toto extrémne namáhanie prekonáva selektivitu membrány, perforuje a rozbíja bunkovú stenu a vedie k vysokému prenosu hmoty medzi vnútornou bunkou a okolitým rozpúšťadlom. Ultrazvukovou extrakciou je možné dosiahnuť vyššie výťažky a kratšie trvanie extrakcie. Keďže ultrazvuková extrakcia je reprodukovateľný proces, výsledky extrakcie je možné opakovať pre štandardizovanú kvalitu extraktu.
Ultrazvukové odsávače spoločnosti Hielscher vám poskytujú plnú kontrolu nad dôležitými parametrami odsávania. Nastavením amplitúdy, trvania, tlaku a zloženia kvapaliny je možné presne kontrolovať a reprodukovať výstup extrakčného procesu.
Rozpúšťadlá na extrakciu kanabisu
Ultrazvuková extrakcia je kompatibilná so všetkými bežnými rozpúšťadlami, čo vám umožňuje používať rozpúšťadlo podľa vlastného výberu, ako je voda, rozpúšťadlá a oleje (napr. H₂O, CO₂, etanol, metanol, bután, propán, olivový olej, kokosový olej atď.).
Medzi bežné rozpúšťadlá a extrakčné médiá patria:
Pri výrobkoch určených na perorálne použitie sa často uprednostňujú rozpúšťadlá a nosné oleje vhodné pre styk s potravinami. Na analytické testovanie a kontrolu kvality sa môžu používať laboratórne rozpúšťadlá. Pri priemyselnej extrakcii kanabinoidov sú bežnou voľbou procesy založené na etanole a CO2. Ultrazvuková technológia môže zlepšiť prenos hmoty v mnohých z týchto systémov rozpúšťadiel, a môže tak pomôcť skrátiť čas extrakcie, zvýšiť jej účinnosť alebo podporiť štandardizáciu procesu.
Teplota extrakcie
Pri mnohých procesoch botanickej extrakcie sa efektívna ultrazvuková extrakcia dosahuje pri teplotách v rozmedzí od 0 °C do 60 °C. Nižšie teploty môžu pomôcť zachovať prchavé aromatické zlúčeniny a zložky citlivé na teplotu, zatiaľ čo stredné teploty môžu zvýšiť rozpustnosť a rýchlosť extrakcie. Ideálna teplota závisí od rozpúšťadla, biomasy, cieľových zlúčenín a špecifikácií konečného produktu.
Ultrazvukové systémy spoločnosti Hielscher je možné integrovať s chladiacimi plášťami, výmenníkmi tepla a reaktormi s reguláciou teploty, aby sa proces extrakcie udržal v požadovanom teplotnom rozsahu.
Kombinované metódy extrakcie – Synergie
Dodatočná inštalácia ultrazvukového zariadenia do existujúceho zariadenia na extrakciu konope môže pomôcť zlepšiť výkonnosť extrakcie, zvýšiť priepustnosť, skrátiť čas extrakcie alebo zvýšiť reprodukovateľnosť procesu.
Ultrazvukovú extrakciu je možné ľahko kombinovať s tlakom, teplom, superkritickými podmienkami extrakcie alebo Soxhletovým extraktorom na zlepšenie výsledkov a/alebo prispôsobenie nastavenia extrakcie špecifickým požiadavkám. Dodatočná montáž ultrazvuku do existujúceho zariadenia na extrakciu kanabisu je mimoriadne zaujímavá, ak existujúca metóda extrakcie nefunguje s požadovaným výkonom a výkonom.
Existujúce extrakčné zariadenia je možné jednoducho modernizovať inštaláciou ultrazvukového extraktora. Radi vám pomôžeme s vyhodnotením procesov, výberom zariadení, návrhmi inštalácie a integráciou do vašich existujúcich výrobných liniek.
Prečítajte si viac o ultrazvukovo vylepšenej superkritickej extrakcii CO2!
Oblasti použitia ultrazvukovej extrakcie kanabisu
Presné riadenie procesu a lineárna škálovateľnosť umožňujú preniesť parametre extrakcie z laboratórnych pokusov do pilotnej výroby a do výroby v plnom rozsahu. Vďaka tomu môžu spracovatelia vyvinúť spoľahlivú metódu extrakcie, overiť ju v menšom meradle a s istotou ju rozšíriť do väčšieho rozsahu.
Kanabinoidy, terpény a ďalšie účinné látky rastliny konope sa extrahujú na rôzne účely. Ultrazvuková extrakcia je dôveryhodnou metódou na získanie extraktov z rastliny konope pre
- Lekárska/farmaceutická výroba
- Rekreačné produkty z kanabisu
- nutraceutická a potravinárska výroba
- pred následným spracovaním, napr. nanoemulgáciou
- testovanie účinnosti liekov
- forenzná/chemická analýza
Ultrazvukové odsávače – Pre malé aj veľké
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics je vaším partnerom pre vysokovýkonné ultrazvukové odsávacie zariadenia. Či už chcete vyrábať menšie dávky vysokokvalitných CBD extraktov pre svoju butikovú značku alebo spracovávať veľké množstvá konope alebo marihuany v priemyselnom meradle – Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má pre vás ideálne ultrazvukové extrakčné zariadenie!
Lineárna škálovateľnosť a presné riadenie procesov umožňujú spoľahlivé výsledky na akejkoľvek úrovni. Prečítajte si viac o rozšírení procesov ultrazvukovej extrakcie!
Pomôžeme vám: Naše poradenské služby & Služba optimalizácie procesov
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s ultrazvukovým spracovaním a má hlboké znalosti o procesoch ultrazvukovej extrakcie. Pomôžeme vám s odporúčaniami najvhodnejšieho ultrazvuku pre váš proces a poučíme vás, ako naše zariadenia používať čo najefektívnejšie. Naši inžinieri sú k dispozícii pre inštalačný servis po celom svete.
V našom plne vybavenom ultrazvukovom procesnom laboratóriu v Nemecku je náš tím procesných inžinierov a chemikov schopný vyvinúť a optimalizovať váš proces pre vás alebo s vami spoločne.
- krátky čas extrakcie
- vysoká rýchlosť odsávania
- Kompletnejšia extrakcia
- mierne, netepelné ošetrenie
- jednoduchá integrácia a bezpečná prevádzka
- Žiadne nebezpečné / toxické chemikálie, žiadne nečistoty
- nízke náklady
- energeticky efektívne
- Zelená ťažba: šetrná k životnému prostrediu
Čo je to ultrazvuková extrakcia konope?
Ultrazvuková extrakcia konope je metóda extrakcie, pri ktorej sa pomocou vysokovýkonného ultrazvuku uvoľňujú kanabinoidy, terpeny a ďalšie bioaktívne látky z rastlinného materiálu konope alebo konopného semena. Ultrazvuková kavitácia vytvára v kvapaline intenzívne šmykové sily, ktoré narúšajú rastlinné bunky a zlepšujú prenos hmoty medzi rastlinným materiálom a rozpúšťadlom.
Ako ultrazvuk zlepšuje extrakciu kanabinoidov?
Ultrazvuk zlepšuje extrakciu kanabinoidov tým, že narúša bunkové steny, zvyšuje penetráciu rozpúšťadla a urýchľuje uvoľňovanie zlúčenín z rastlinnej matrice. V porovnaní s pomalými pasívnymi metódami, ako je macerácia, to môže skrátiť čas extrakcie a zvýšiť jej účinnosť.
Ktoré kanabinoidy je možné extrahovať pomocou ultrazvukovej extrakcie?
Ultrazvuková extrakcia sa dá využiť na extrakciu kanabinoidov, ako sú CBD, THC, THCA, CBDA, CBG a ďalších zlúčenín prítomných v konope alebo konopnej biomase. Konečný profil kanabinoidov závisí od rastlinného materiálu, rozpúšťadla, teploty, dĺžky extrakcie a podmienok následného spracovania.
Dokáže ultrazvuková extrakcia zachovať terpeny?
Áno, ultrazvuková extrakcia sa dá vykonávať pri nízkych a regulovaných teplotách, čo je užitočné pri spracovaní látok citlivých na teplo, ako sú terpeny. Regulácia teploty, krátke časy extrakcie a výber vhodného rozpúšťadla pomáhajú chrániť prchavé a citlivé zložky extraktu.
Aké rozpúšťadlá sa dajú použiť na ultrazvukovú extrakciu konope?
Ultrazvuková extrakcia konope je kompatibilná s mnohými bežnými extrakčnými médiami, vrátane etanolu, zmesí vody a etanolu, jedlých olejov, ako je olivový alebo kokosový olej, a ďalších rozpúšťadiel špecifických pre daný proces. Voľba najvhodnejšieho rozpúšťadla závisí od zamýšľaného produktu, regulačných požiadaviek, následného spracovania a cieľových zlúčenín.
Je ultrazvuková extrakcia vhodná na extrakciu konope pomocou etanolu?
Áno, etanol sa bežne používa pri ultrazvukovej extrakcii konope. Ultrazvuková ožarovanie môže zintenzívniť extrakciu etanolom tým, že zlepšuje kontakt medzi rozpúšťadlom a rastlinným materiálom, skracuje dobu extrakcie a prispieva k reprodukovateľnosti procesných podmienok.
Je možné pri ultrazvukovej extrakcii konope používať nosné oleje?
Áno, kanabinoidy je možné extrahovať do nosných olejov, ako je olivový olej alebo kokosový olej. To môže byť užitočné pri príprave prípravkov, kde olej slúži priamo ako extrakčné médium alebo ako súčasť konečného zloženia výrobku.
Je ultrazvuková extrakcia konope tepelným procesom?
Nie. Ultrazvuková extrakcia sa považuje za šetrnú, netermálnu metódu extrakcie. Hoci je potrebné naďalej sledovať a regulovať teplotu procesu, extrakčný účinok je predovšetkým mechanický: kavitácia, šmykové sily, rozrušenie častíc a zlepšený prenos hmoty.
Koľko trvá extrakcia konope pomocou ultrazvuku?
Doba extrakcie závisí od rastlinného materiálu, veľkosti častíc, rozpúšťadla, teploty, koncentrácie tuhých látok, amplitúdy ultrazvuku a konfigurácie zariadenia. V mnohých prípadoch použitia sonikácia výrazne skracuje dobu extrakcie v porovnaní s bežnou maceráciou.
Je možné extrakciu konope pomocou ultrazvuku rozšíriť na priemyselnú výrobu?
Áno. Ultrazvukovú extrakciu je možné škálovať od laboratórnych testov až po pilotnú a priemyselnú výrobu. Ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher sú k dispozícii pre skúšky malých sérií, vývoj procesov aj pre veľkokapacitné kontinuálne spracovanie.
Ktoré parametre procesu sú pri ultrazvukovej extrakcii konope najdôležitejšie?
Medzi dôležité parametre patria amplitúda ultrazvuku, doba sonikácie, teplota, tlak, typ rozpúšťadla, pomer rozpúšťadla k biomase, veľkosť častíc a podmienky miešania alebo prúdenia. Presné riadenie týchto parametrov pomáha dosiahnuť reprodukovateľnú kvalitu extraktu.
Je možné doplniť existujúcu linku na extrakciu konope o ultrazvukovú extrakciu?
Áno. Ultrazvukové zariadenia je často možné integrovať do existujúcich extrakčných systémov s cieľom zlepšiť prenos hmoty, skrátiť dobu spracovania alebo zvýšiť účinnosť extrakcie. Najvhodnejší spôsob integrácie závisí od aktuálnej metódy extrakcie, spôsobu nakladania s rozpúšťadlom, priepustnosti a dostupného priestoru pre spracovanie.
Ktorý ultrazvukový prístroj značky Hielscher je vhodný na extrakciu konope?
Výber vhodného ultrazvukového zariadenia závisí od požadovanej veľkosti dávky, prietoku, rozpúšťadla, rastlinného materiálu a výrobného cieľa. Menšie zariadenia sú vhodné na testy uskutočniteľnosti a vývoj protokolov v laboratórnom meradle, zatiaľ čo priemyselné ultrazvukové zariadenia radu UIP sú určené na extrakciu v pilotnom a výrobnom meradle.
Ako si vybrať správne zariadenie na ultrazvukovú extrakciu?
Na výber správnej konfigurácie určite typ biomasy, cieľové kanabinoidy alebo terpeny, rozpúšťadlo, veľkosť dávky alebo prietok pri kontinuálnom prevádzke, teplotné limity a následné kroky spracovania. Spoločnosť Hielscher vám na základe týchto požiadaviek odporučí ultrazvukový procesor, sonotrodu, reaktor a parametre spracovania.
Základné informácie o ultrazvukovej extrakcii
Výkonový ultrazvuk je osvedčená metóda na efektívnu a spoľahlivú extrakciu účinných látok vrátane bylinných/liečivých zlúčenín, oleja, bielkovín a bioaktívnych látok (napr. flavónov, polyfenolov, antokyánov, aróm) z rastlinných látok, bylín, kvetov a semien.
Pri ultrazvukovej extrakcii sa do zmesi rastlín a rozpúšťadiel spájajú silné ultrazvukové vlny, takže dochádza k akustickej kavitácii. Akustická kavitácia je opísaná ako ultrazvukom spôsobená tvorba, rast a imploziívny kolaps bublín v kvapalinách.
“Počas kavitácie kolaps bublín vytvára intenzívne lokálne zahrievanie a vysoké tlaky s veľmi krátkou životnosťou. V oblakoch kavitujúcich bublín majú tieto horúce miesta ekvivalentné teploty približne 5000 K, tlaky asi 1000 atmosfér a rýchlosť zahrievania a chladenia nad 1010 K/s. Pri kavitácii s jednou bublinou môžu byť podmienky ešte extrémnejšie. Kavitácia teda môže vytvoriť extrémne fyzikálne a chemické podmienky v inak studených kvapalinách. Ak sú kvapaliny obsahujúce pevné látky ožiarené ultrazvukom, môžu sa vyskytnúť súvisiace javy. V blízkosti rozšíreného pevného povrchu sa kolaps dutiny stáva nesférickým, čo poháňa vysokorýchlostné prúdy kvapaliny do pevného povrchu. Tieto prúdy a súvisiace rázové vlny môžu spôsobiť značné poškodenie povrchu a odhaliť čerstvé, vysoko vyhrievané povrchy. Okrem toho dôjde k vysokorýchlostným zrážkam medzi časticami počas ultrazvukového ožarovania kvapalno-práškových suspenzií prostredníctvom kavitácie a rázových vĺn, ktoré vytvára v takýchto suspenziách. Výsledné zrážky sú schopné vyvolať dramatické zmeny v morfológii, zložení a reaktivite povrchu.” [Suslick 2001: 2 a nasl.]
Tieto intenzívne podmienky ultrazvukovej kavitácie majú niekoľko účinkov na rastlinný materiál a jeho extrahovateľnosť:
- prekonanie selektivity bunkovej membrány
- zvýšený prenos hmoty medzi bunkou vo vnútri a okolitým rozpúšťadlom
- Rozbitie buniek
- uvoľňovanie intracelulárneho materiálu
Vďaka tomu je sonikácia vysoko účinnou extrakčnou metódou. Kvôli intenzívnym mechanickým silám je možné často použiť zelené a jemné rozpúšťadlá, ako je voda, etanol atď.
Ultrazvuková extrakcia skracuje čas extrakcie a umožňuje znížené a/alebo miernejšie použitie rozpúšťadla. To znamená, že ultrazvuková extrakcia má za následok vyššiu rýchlosť extrakcie a produkuje zdravšie extrakty. Je to spôsobené vlastnosťami jeho prevádzky pri nízkej teplote, aby sa znížili tepelné straty spôsobené teplotnými faktormi, ale aj aby sa zabránilo odparovaniu látok v dôsledku nízkej teploty varu a tiež aby sa zachovali biologicky účinné látky.
Ďalšia výhoda ultrazvukovej extrakcie spočíva v jednoduchom a bezpečnom používaní a jej presne kontrolovateľnej aplikácii. Ako netepelná metóda extrakcie sa sonikácia môže vykonávať pri nízkych teplotách, aby sa zabránilo degradácii tepelne labilných látok citlivých na teplo.
Literatúra/Referencie
- 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.
Ultrazvukové spracovanie: Hielscher vás podporuje od uskutočniteľnosti a optimalizácie až po komerčnú výrobu!
SonoStation: Mobilný systém na kľúč pre ultrazvukové spracovanie – pozostávajúce z ultrazvukových dispergátorov, čerpadla, miešadla a nádrže