Ultrazvuková extrakcia pomocou konope ako suroviny
- Pre rastlinu cannabis sativa možno rozlíšiť dva druhy: marihuanu a konope.
- Ultrazvuk je dobre známy ako vynikajúca metóda na izoláciu kanabinoidov z marihuany aj konope.
Ultrazvuková extrakcia kanabinoidov
Technológia ultrazvukovej extrakcie je vysoko účinná na uvoľňovanie účinných látok (tj kanabinoidov (CBD, THC, CBG), esenciálne oleje, Terpény atď.) z rastlinného materiálu, ako sú púčiky, listy a stonky.
Ultrazvuková extrakcia prekonáva konvenčné extrakčné techniky vďaka rôznym výhodám:
Ultrazvukom asistovaná extrakcia (SAE) je známa ako technika zintenzívňujúca proces, ktorá zlepšuje prenos hmoty a uvoľňuje vyššie výnosy bioaktívnych zlúčenín, ako sú kanabinoidy, terpény atď.
Ultrazvukom vznikajú vysokokvalitné extrakty, pretože ultrazvuková extrakcia nevyžaduje použitie drsných, toxických rozpúšťadiel na uvoľňovanie kanabinoidov. Ultrazvuková extrakcia môže byť spustená napríklad s vodou, zmesou vody a alkoholu, alkoholom alebo olejom (olivový, kokosový) ako rozpúšťadlami. Vďaka tomu je ultrazvukom asistovaná extrakcia (SAE) výrazne šetrnejšia k životnému prostrediu.
Prečítajte si viac o správnom výbere rozpúšťadiel pre ultrazvukovú extrakciu!
Mierne extrakčné podmienky ultrazvuku vedú k extraktu, ktorý ponúka rovnaké, ale zosilnené vlastnosti suroviny (napr. konope, marihuana) – ponúka vynikajúce zdravotné účinky, chuť a vôňu.
Ultrazvukové extraktory Hielscher je možné presne ovládať. Úplnou kontrolou parametrov procesu, ako je intenzita a teplota, je možné dosiahnuť mimoriadne vysokú kvalitu extraktu. Keďže sonikácia je metóda netepelného spracovania, zabráni sa tepelnej degradácii komponentov citlivých na teplo. Teploty extrakcie medzi 0-60 °C sú optimálne pre vynikajúce extrakty.
Ďalšou výhodou ultrazvukovej extrakcie je rýchly proces: Celý proces extrakcie trvá len niekoľko minút, kým sa kanabinoidy z rastlinných buniek uvoľnia, zatiaľ čo iné extrakčné techniky vyžadujú hodiny alebo dokonca dni spracovania.
Investičné aj prevádzkové náklady sú minimálne v porovnaní s alternatívnymi odsávačmi, napr. superkritickými extraktormi CO2. Ultrazvukové extrakčné systémy poskytujú veľmi rýchlu návratnosť investícií.
UP400St na extrakciu kanabinoidov z konope
- Vysoko kvalitné extrakty
- Kompletnejšia extrakcia
- vysoká rýchlosť odsávania
- Extrakt s plným spektrom
- Použitie rôznych rozpúšťadiel
- Netoxický
- Netepelná (studená) metóda
- Rýchly proces extrakcie
- Bezpečné a ľahko použiteľné
- lineárna škálovateľnosť
Konope vs marihuana
Konope je čeľaď rastlín, ktoré možno rozdeliť do C. Indica a C. Sativa. Konope a marihuana sú druhy Cannabis Sativa.
Pri porovnaní konope a marihuany existuje obrovský rozdiel; zatiaľ čo konope obsahuje veľmi nízku koncentráciu THC (0,3 % alebo menej), marihuana je bohatá na THC s koncentráciami medzi 15 % až 40 %.
Preto sa donedávna konope pestovalo predovšetkým na priemyselné účely. V súčasnosti je konope cenené aj pre svoj výnos CBD. CBD je nepsychoaktívny kanabinoid, ktorý má protizápalové, anxiolytické vlastnosti. Marihuana sa pestuje hlavne pre obsah THC, ktoré sa používa na rekreačné a liečebné účely.
Konopný olej a CBD, hlavný kanabinoid nachádzajúci sa v konope, sú sľubné látky, ktoré sa podávajú na pomoc pri zdravotných stavoch, ako sú úzkosť, chronické zápaly, autoimunitné ochorenia, bolesť, bolesti hlavy a migréna, gastrointestinálne poruchy a iné.
Pozrite si jednoduchý protokol ultrazvukovej extrakcie kanabisu pomocou stredne veľkých dávok 120 l!
Sonikátor sondového typu UP400St je populárny ultrazvukový extraktor používaný na izoláciu CBD, THC, CBG, CBN, iných kanabinoidov, ako aj terpénov z konope a marihuany.
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory
Hielscher Ultrasonics ponúka malý, stredná veľkosť a priemyselný ultrazvukové procesory, ktoré je možné prevádzkovať 24 hodín denne, 7 dní v týždni. V závislosti od vašej suroviny a objemu procesu sme schopní ponúknuť vám ultrazvukový odsávací systém, ktorý vyhovuje vašim potrebám. Môžete si vybrať medzi dávkovou a kontinuálnou extrakciou. Neskoršie rozšírenie na väčšie procesné kapacity je možné ľahko vykonať, pretože ultrazvukové procesy je možné lineárne škálovať.
Pilotné a priemyselné systémy spoločnosti Hielscher môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy – Umožňuje spoľahlivý chod amplitúd až 200 μm a nepretržitý chod v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Robustnosť sonikátorov Hielscher umožňuje prevádzku v náročných podmienkach a v náročných prostrediach.
Ako dlhoročný skúsený výrobca vysokovýkonných ultrazvukových odsávačov je spoločnosť Hielscher vaším spoľahlivým partnerom pre sofistikované odsávanie. My konzultovať a pomáhať našim zákazníkom s našimi znalosťami a viesť ich od testovania uskutočniteľnosti až po priemyselnú inštaláciu.
Kontaktujte nás teraz! Radi s vami prediskutujeme vaše požiadavky na extrakciu!
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Inštalácia ultrazvukového odsávača Hielscher UIP4000hdT, 4kW, na priemyselnú ťažbu.
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.
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Ultrasound treatment: A novel processing technique for food preservation. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensification of bioactive compounds extraction from medicinal plants using ultrasonic irradiation. Pharmacogn Rev. 2014 Jul-Dec; 8(16): 88–95.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Ultrazvuková extrakcia sa stala najúčinnejšou a užívateľsky najprívetivejšou technikou, pokiaľ ide o extrakciu bioaktívnych zlúčenín z rastlín. Najvýznamnejším príkladom úspešnej extrakcie môže byť izolácia CBD a iných kanabinoidov z kanabisu.
Ultrazvukové vs. konvenčné metódy extrakcie
Namáčanie v etanole je jednoduchá metóda, ale je veľmi časovo náročná, kapacita procesu je obmedzená a náklady na rozpúšťadlá a energiu sú vysoké. Zvyškové rozpúšťadlo v konečnom produkte narúša cieľ vyrobiť vysokokvalitný extrakt.
Ťažba pomocou uzavretého uhľovodíkového systému si vyžaduje použitie fosílnych palív, aby sa v konečnom produkte mohli nachádzať látky spôsobujúce rakovinu, ako je benzén.
Superkritické systémy na extrakciu CO2 majú vysoké investičné náklady, ako aj spotrebu energie. Superkritické odsávače CO2 vyžadujú na prevádzku dobre vyškolený personál, pretože prevádzka systémov s vysokým tlakom CO2 je nebezpečná. Pri úniku CO2 môže dôjsť k uduseniu prítomných pracovníkov.
Kritická extrakcia vody je alternatívou šetrnou k životnému prostrediu, ktorá je pomalá a uvoľňuje len malý zlomok bioaktívnych zlúčenín.
ultrazvuková extrakcia
Ultrazvuková extrakcia je zintenzívňujúca extrakčná technika, ktorú možno použiť v kombinácii s voda (bez rozpúšťadiel) ako aj s rozpúšťadlá ako je etanol, etanol-voda, glycerín, metanol, rastlinné oleje alebo iné rozpúšťadlá podľa vlastného výberu. Ultrazvuková extrakcia podporuje prenos hmoty tak, že výťažok 95-99% je možné získať. Sonikácia sa dá ľahko zväčšiť a produkuje vysokokvalitné extrakty.
Malý ultrazvukový odsávač, ako je UP400St (400W) je schopný spracovať dávku až 10 l v priebehu 5-15 minút (v závislosti od parametrov procesu, ako je surovina (čerstvá alebo sušená; púčiky, listy, stonky), rozpúšťadlo, teplota).
Výkonný ultrazvukový odsávač UIP2000hdT s výkonom 2kW Môže byť prevádzkovaný ako inline systém. V prietokovom režime sa UIP2000hdT ľahko spracuje 200 až 800 l/h (aj v závislosti od parametrov procesu).
Investičné náklady na ultrazvukový procesor sú v porovnaní s extraktorom CO2 nízke. Tiež náklady na energiu na prevádzku sú zanedbateľné. Ultrazvukové odsávače sú veľmi bezpečné na prevádzku, ľahko sa čistia a vyžadujú veľmi nízku údržbu.
marihuana
Bioaktívne zlúčeniny rastliny konope (konope aj marihuana) si v blízkej minulosti získali veľkú pozornosť. Najmä pre kanabinoid kanabidiol (CBD) bolo preukázaných mnoho zdravotných výhod, ktoré siahajú od protizápalových vlastností proti rakovine a protizápalových vlastností až po účinky na zmiernenie bolesti a antidepresívne účinky. Okrem kanabidiolu obsahuje rastlina konope množstvo ďalších kanabinoidov, ako je THC (tetrahydrokanabinol), kanabinol (CBN), kanabigerol (CBG), kanabichromen (CBC) a kanabinodiol (CBND). Kanabinoidy preukázali obrovský terapeutický potenciál a sú stredobodom mnohých výskumných štúdií.
Zdá sa, že interakcia rôznych kanabinoidov a iných bioaktívnych zlúčenín, ako sú terpény, polyfenoly, flavonoidy a alkaloidy, vedie k ešte lepším zdravotným výhodám. Súhra rôznych terpénov, rôznych kanabinoidov a iných rastlinných zlúčenín sa nazýva “Sprievodný efekt”. Vďaka týmto sprievodným účinkom sú plnospektrálne extrakty, ktoré možno úspešne získať ultrazvukom asistovanou extrakciou (SAE), známe výnimočnými terapeutickými účinkami.
Konopné terpény
Terpenoidy sú zložky éterických olejov, ktoré možno nájsť v rastlinných látkach. Rastlina konope je veľmi bohatá na Terpény. V konope sa terpény vyrábajú v trichómoch rastliny. Trichómy sú lesklé, lepkavé kryštály, ktoré priľnú k listom a púčikom. Tieto trichómy sú prirodzeným obranným mechanizmom rastliny konope, ktorý chráni rastlinu pred hmyzom a živočíchmi. Vďaka voňavej vôni pôsobia terpény ako repelent. Pre nás ľudí je najvýraznejšou charakteristikou konopných terpénov ich vôňa. Tieto terpény prispievajú k rôznym zdravotným výhodám rastliny konope (konope a marihuana).
Okrem arómy a vône sú molekuly terpénov silnými rastlinnými látkami, ktoré ponúkajú rôzne liečebné výhody.
Marihuana aj konope rodu Cannabis Sativa obsahujú výnimočné množstvo terpenoidov a obsahujú viac ako 100 rôznych druhov týchto látok.
Každý terpén má jedinečné vlastnosti, ktoré siahajú od sedatív až po povznášajúce. Napríklad nerolidol má sedatívne a protiúzkostné účinky, linalool pomáha zvládať príznaky úzkosti a artritídy, zatiaľ čo myrcén je známy tým, že zmierňuje chronickú bolesť. Terpény β-myrcén, ɣ-pinén a humulén znižujú zápal a majú analgetické účinky.
Rôzne terpény sú jedinečné pre konope, ale mnohé z terpénov nachádzajúcich sa v konope sú prítomné aj v niekoľkých ďalších rastlinách. Karyofylén sa nachádza napr. v zelenej listovej zelenine, chmeľ ako aj v rozmaríne a oregane. Limonén je hlavný terpén nachádzajúci sa v citrusových plodoch, ako sú citróny a pomaranče.
Efekt sprievodu
Každý terpén je známy špecifickými terapeutickými účinkami. Je však známe, že terpény a iné botanické zlúčeniny, ako sú polyfenoly a flavonoidy, vykazujú výnimočné synergické účinky, ktoré vedú k zlepšeniu symbiózy medzi kanabinoidmi. Táto interakcia rôznych bioaktívnych zlúčenín je známa ako “Sprievodný efekt“.
Sprievodný efekt robí terpény biologicky dostupnejšími a pomáha telu efektívnejšie vstrebávať kanabinoidy.
Druhy bioaktívnych zlúčenín
Počet, koncentrácia a rozmanitosť bioaktívnych zlúčenín sú zodpovedné za liečivé vlastnosti botanického extraktu. Tieto bioaktívne zlúčeniny sa syntetizujú ako sekundárne metabolity, ktoré neprispievajú k rastu ani fotosyntéze v rastlinách. Pre rastliny sú však kľúčové’ prežitie a interakcia s prostredím. Botanické bioaktívne zlúčeniny možno všeobecne klasifikovať do troch tried terpénov a terpenoidov, alkaloidov a fenolových zlúčenín. Fenolové zlúčeniny sú najrozšírenejšou skupinou sekundárnych metabolitov v rastlinnej ríši a sú dobre známe a cenené pre svoje antioxidačné účinky. Ďalšou dôležitou triedou fenolových zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou sú flavonoidy, ktoré tiež vykazujú veľmi silné antioxidačné účinky.
Rozsah fenolových zlúčenín zahŕňa fenolové kyseliny, ako sú kyseliny benzoové a hydroxyškoricové, flavonoidy, ako sú flavóny a flavonoly, lignany a stilbény. Plnospektrálny extrakt (napr. získaný ultrazvuková extrakcia z kanabisu) zahŕňa všetky tieto rôzne botanické zlúčeniny, ktoré vykazujú najrozsiahlejšie účinky na zdravie.
Princíp činnosti ultrazvukovej extrakcie
Ultrazvuková extrakcia je založená na akustických vlnách (ultrazvuku) spojených s kvapalným médiom. Intenzívne ultrazvukové vlny generujú vysokotlakové / nízkotlakové cykly. V dôsledku tlakových rozdielov počas šírenia ultrazvukových vĺn kvapalinou dochádza ku kavitačným bublinám. Implózia týchto kavitačných bublín má za následok energeticky husté podmienky.
Ultrazvuková extrakcia účinných látok a éterických olejov je založená na princípe činnosti akustická kavitácia. Obrázok vyššie ukazuje účinok kolapsu kavitačnej bubliny a výsledné uvoľnenie éterického oleja z rastlinného materiálu
zdroj: Altaf et al. 2018
Podmienky v blízkosti implodujúcich kavitačných bublín môžu byť extrémne – produkuje teploty až 4500 °C a tlaky do 100 MPa. Imlózia a výsledné ressureové diferenciály majú za následok veľmi vysoké šmykové sily a turbulencie v kavitačnom horúcom mieste. Kombinácia týchto faktorov tlakových rozdielov, tepelných rozdielov a šmyku podporuje prenos hmoty a tým aj extrakčné procesy. Intenzívnymi ultrazvukovými kavitačnými silami dochádza k narušeniu buniek (napr. rastlín, baktérií alebo tkanív) a intracelulárny materiál (ako sú oleje, lipidy, proteíny a aktívne látky) sa uvoľňuje do okolitého rozpúšťadla.
Ultrazvuková extrakcia je preto preferovanou metódou na zintenzívnenie extrakčných procesov.
Ultrazvuková extrakcia je založená na akustickej kavitácii a jej hydrodynamických šmykových silách
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory od laboratórneho až po pilotné a priemyselné meradlo.