Oprema za ekstrakcijo konoplje – prednost sonikacije
Oprema za ultrazvočno ekstrakcijo ima številne prednosti, zaradi katerih je ultrazvočna ekstrakcija vrhunska metoda ekstrakcije industrijske konoplje in marihuane. Čeprav je mogoče bioaktivne spojine, kot sta THC in CBD, iz konoplje ekstrahirati z različnimi tehnikami, sonikacija ponuja številne prednosti. Zaradi visokih izkoristkov, visokokakovostnih ekstraktov, hitrega postopka, nizkih investicijskih in obratovalnih stroškov ter varnega in uporabniku prijaznega delovanja je ultrazvočna ekstrakcija prednostna metoda za ekstrakcijske postopke tako pri proizvodnji konopljinih ekstraktov v majhnem obsegu kot tudi pri industrijski proizvodnji.
Prednosti ultrazvočne ekstrakcije konoplje
Ultrazvočne naprave s sondo so vrsta ekstrakcijske opreme, ki uporablja ultrazvočne valove za razgradnjo rastlinskega materiala in ekstrakcijo želenih spojin. Dokazano je, da ta metoda pri ekstrakciji konoplje presega tradicionalne ekstrakcijske metode iz več razlogov:
- Učinkovitost: Ultrazvočne sonde lahko iz rastlinskega materiala ekstrahirajo večji delež ciljnih spojin kot tradicionalne ekstrakcijske metode, kot sta ekstrakcija s topili ali destilacija z vodno paro. Ultrazvočne sonde namreč uporabljajo visokofrekvenčne zvočne valove za razgradnjo rastlinskega materiala na celični ravni, kar olajša ekstrakcijo želenih spojin.
- Hitra ekstrakcija: Ultrazvočne sonde lahko iz rastlinskega materiala ekstrahirajo ciljne spojine v nekaj minutah, medtem ko lahko tradicionalne ekstrakcijske metode trajajo ure ali celo dneve. To pomeni, da lahko ultrazvočne sonde obdelajo več materiala v krajšem času, zaradi česar je ta metoda ekstrakcije učinkovitejša.
- Polni spekter: Ultrazvočne naprave s sondo ekstrahirajo celoten nabor bioaktivnih spojin. To omogoča proizvodnjo ekstraktov polnega spektra z ultrazvočnimi sondami. Ti ekstrakti so znani po učinku medsebojnega dopolnjevanja, ki je lahko pomemben za medicinske ali raziskovalne namene.
- Varnost: Ultrazvočne sonde veljajo za varnejšo metodo ekstrakcije v primerjavi s tradicionalnimi metodami, kot je ekstrakcija s topili, pri kateri se lahko uporabljajo vnetljiva in potencialno strupena topila, ali ekstraktorji s superkritičnim CO2, ki delujejo pod visokimi tlaki. Ultrazvočna ekstrakcija je združljiva z vsemi vrstami topil, vključno z vodo in vodno raztopino etanola, zato je varnejša in okolju prijaznejša metoda ekstrakcije.
Če na kratko povzamemo, ima ekstrakcija konoplje z ultrazvočnimi sondami več prednosti pred tradicionalnimi ekstrakcijskimi metodami, vključno z večjo učinkovitostjo, hitrostjo, selektivnostjo in varnostjo.
Ultrazvočni ekstraktor UIP2000hdT (2kW) za industrijsko proizvodnjo popolnoma naravnih, ekoloških ekstraktov konoplje.
Ultrazvočne naprave v primerjavi z ekstraktorjem s CO2 za ekstrakcijo konoplje
Ekstrakcija s superkritičnim CO2 je običajna metoda za proizvodnjo konopljinih ekstraktov. Vendar so zaradi visokih stroškov, varnostnih težav in zapletenega upravljanja ultrazvočne naprave nadomestile številne nameščene ekstraktorje s CO2. V nadaljevanju preberite, zaradi katerih prednosti sonikacija presega ekstrakcijo s superkritičnim CO2.
- Izkoristek: Dokazano je, da ultrazvočna ekstrakcija zagotavlja višje izkoristke želenih spojin v primerjavi z ekstrakcijo s CO2. Ultrazvočna ekstrakcija namreč lahko razgradi rastlinski material na celični ravni, kar omogoča učinkovitejšo ekstrakcijo ciljnih spojin.
- Hitrost: Ultrazvočna ekstrakcija je lahko končana v nekaj minutah, medtem ko lahko ekstrakcija s CO2 traja več ur. To pomeni, da je ultrazvočna ekstrakcija hitrejša metoda in lahko obdela večje količine materiala v krajšem času.
- Selektivnost: Ultrazvočna ekstrakcija daje ekstrakte širokega spektra, ki vsebujejo širok nabor bioaktivnih spojin. Ekstrakti širokega spektra so cenjeni zaradi tako imenovanega učinka medsebojnega dopolnjevanja, pri katerem snovi sinergijsko podpirajo in krepijo svoje specifične učinke. Zaradi tega je ultrazvočna ekstrakcija odlična izbira tako za terapevtske ekstrakte kot tudi za raziskovalne namene.
- Energijska učinkovitost: Ultrazvočna ekstrakcija porabi manj energije kot ekstrakcija s CO2, zato je okolju prijaznejša izbira.
- Stroški opreme: Oprema za ultrazvočno ekstrakcijo je na splošno cenejša od opreme za ekstrakcijo s CO2, zaradi česar je lahko dostopnejša izbira za proizvajalce, ki delujejo v majhnem obsegu.
- Varnost: Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče izvajati brez uporabe vnetljivih ali strupenih topil. Voda ali vodna raztopina etanola sta najpogosteje uporabljeni topili za ekstrakcijo konoplje. Nasprotno pa ekstrakcija s CO2 zahteva uporabo CO2 pod visokim tlakom. Ti visoki tlaki prinašajo tveganje uhajanja CO2 ali odpovedi opreme ter s tem povezane nevarnosti visokega tlaka. Zato ultrazvočna ekstrakcija velja za varnejšo metodo tako za upravljavce kot tudi za okolje.
Ultrazvočna ekstrakcija konoplje – načelo delovanja ultrazvoka pri ekstrakciji
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na načelu akustične kavitacije. Uporaba ultrazvoka visoke moči v tekočinah in suspenzijah povzroči intenzivno kavitacijo in strižne sile. V suspenziji listov, popkov, cvetov, stebel in drugih rastlinskih delov ultrazvočne strižne sile razgradijo rastlinske celice, pri čemer se sprostijo bioaktivne spojine, kot sta kanabidiol (CBD) in tetrahidrokanabinol (THC). Ultrazvočna ekstrakcija je dobro uveljavljena kot zelo učinkovita in zanesljiva tehnika za izolacijo bioaktivnih rastlinskih spojin. Zlasti pri proizvodnji visokokakovostnih konopljinih olj se je sonikacija izkazala zaradi visokih izkoristkov (večje količine pridobljenega ekstrakta), odlične kakovosti (polni spekter) in kratkega časa obdelave. Uporaba ultrazvočnih valov je mehanska obdelava, ki je nestrupena, varna in okolju prijazna.
Ultrazvočna šaržna ekstrakcija konoplje v prostornini 120L z napravo UIP2000hdT in mešalom
- Višji izkoristek
- Visoka kakovost
- Brez toplotne razgradnje
- Hitra ekstrakcija
- Preprosto in varno upravljanje
- Okolju prijazna ekstrakcija
Na kratko – prednosti ultrazvočnih ekstraktorjev Hielscher
Učinkovitost
- Višji izkoristki
- Hiter ekstrakcijski postopek – v nekaj minutah
- Visokokakovostni ekstrakti – blaga, netoplotna ekstrakcija
- Okolju prijazna topila (voda, etanol, glicerol, rastl. olja itd.)
Preprostost
- Priključite in uporabljajte – priprava in začetek delovanja v nekaj minutah
- Visoka zmogljivost obdelave – za proizvodnjo ekstraktov v velikem obsegu
- Šaržno ali neprekinjeno delovanje v pretočnem sistemu
- Preprosta namestitev in zagon
- Prenosljivost / premičnost – prenosne enote ali izvedbe na kolesih
- Linearno povečanje obsega – za povečanje zmogljivosti dodajte še en ultrazvočni sistem v vzporedni vezavi
- Daljinsko spremljanje in upravljanje – prek osebnega računalnika, pametnega telefona ali tablice
- Nadzor postopka ni potreben – pripravite in zaženite
- Visoka zmogljivost – zasnovano za neprekinjeno proizvodnjo 24/7
- Robustnost in malo vzdrževanja
- Visoka kakovost – zasnovano in izdelano v Nemčiji
- Hitro polnjenje in praznjenje med šaržami
- Preprosto čiščenje
Varnost
- Preprosto in varno upravljanje
- Ekstrakcija brez topil ali s topili (voda, etanol, rastlinska olja, glicerol itd.)
- Brez visokih tlakov in temperatur
- Na voljo so eksplozijsko varni sistemi s certifikatom ATEX
- Preprosto upravljanje (tudi na daljavo)
UP400St Ultrazvočna ekstrakcija rastlinskih snovi, kot je konoplja, v šarži prostornine 8L
Ultrazvočna oprema za ekstrakcijo konoplje
Hielscher Ultrasonic je vaš zaupanja vreden partner za visokozmogljivo opremo za ultrazvočno ekstrakcijo konoplje in drugih rastlinskih snovi. Ultrazvočni ekstraktorji Hielscher so s številnimi namestitvami po vsem svetu dobro znani po visoki stopnji ekstrakcije, zanesljivosti in robustnosti.
Od manjših kompaktnih namiznih ultrazvočnih naprav, kot je UP400St (400W), do najzmogljivejše naprave na svetu UIP16000hdT Hielscher pokriva celoten nabor opreme za ultrazvočno ekstrakcijo. To nam omogoča, da vam priporočimo ultrazvočni ekstraktor, ki je najprimernejši za zahteve vašega postopka.
Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočne naprave Hielscher so dobro znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in posebno pozornost namenja visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne z zahtevami CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | – | UP100H |
| 10 do 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 do 300L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| – | večji | sklop naprav UIP16000 |
Koristna dejstva
Pregled in primerjava najpogostejših metod ekstrakcije konoplje
Ultrazvočna ekstrakcija
Izdelek: Ultrazvočna ekstrakcija daje visokokakovosten ekstrakt polnega spektra. Surovi ekstrakt se prečisti s filtracijo, destilacijo in/ali vinterizacijo.
Stroški opreme: od približno US$5.000 do večkratnika US$100.000, odvisno od zmogljivosti in konfiguracije
Izvedba: šaržno/v sodu ali z neprekinjenim delovanjem v pretočnem sistemu
Tehnično znanje: preprosto in varno ravnanje in upravljanje
Topilo: uporabiti je mogoče vse vrste topil, kot so voda, mešanica vode in alkohola, izopropilni alkohol, heksan, etanol, metanol, butan, rastlinska olja (oljčno olje, kokosovo olje), glicerol itd.
Ciljne spojine: polni spekter (vsi razpoložljivi kanabinoidi in terpeni)
Glavne prednosti: visok izkoristek, preprosto upravljanje, nizki stroški, preprosto povečanje obsega na industrijsko proizvodnjo
Ekstrakcija s topili (alkohol, etanol)
Izdelek: običajno surovi ekstrakt, ki zahteva nadaljnje prečiščevanje, kot sta vinterizacija ali filtracija. Etanolni ekstrakt se običajno po vinterizaciji in filtraciji dodatno prečisti z destilacijo.
Stroški opreme: med $5.000 in milijoni, odvisno od velikosti, zmogljivosti ali možnosti avtomatizacije.
Tehnično znanje: usposobljenost iz osnov kemije/srednja raven znanja.
Ciljne spojine: vsi razpoložljivi kanabinoidi, nastali ekstrakt vsebuje majhne količine monoterpenov.
Ekstrakcija s CO2
Izdelek: surovi ekstrakt, ki zahteva nadaljnje prečiščevanje, kot sta vinterizacija ali filtracija
Stroški opreme: med $100.000 in milijoni USD, odvisno od velikosti, zmogljivosti ali avtomatizacije
Tehnično znanje: usposobljenost za delo s tekočim CO2 (sistem pod visokim tlakom – varnost)
Ciljne spojine: kanabinoidi s samo majhnimi količinami monoterpenov
Ekstrakcija z ogljikovodiki
Izdelek: shatter, budder, vosek, HTFSE, HCFSE ali surovi ekstrakt za destilacijo ali terpeni za dodajanje destilatu
Stroški opreme: $5.000 do $100.000, odvisno od velikosti in zmogljivosti
Tehnično znanje: usposobljenost iz kemije in varnosti (uporaba vnetljivih tekočin, tekočega butana)
Ciljne spojine: vsi kanabinoidi
Uporaba ultrazvočnih valov za ekstrakcijo
Pri uporabi visokozmogljivega ultrazvoka v tekočih sistemih (vključno s suspenzijami in viskoznimi pastami) nastane akustična kavitacija. Akustična kavitacija opisuje pojav nastajanja, rasti in končne implozije kavitacijskih mehurčkov. Med širjenjem ultrazvočnih valov vakuumski mehurčki nihajo, rastejo in se sesedejo v trenutku, ko mehurček ne more več absorbirati energije. Implozija mehurčka lokalno ustvari ekstremne razmere z zelo visokimi temperaturami, tlaki, hitrostmi segrevanja in ohlajanja ter razlikami v tlaku in tekočinskimi curki. Ekstremne razmere povzročijo toplotne, mehanske in kemične učinke. Razgradnja celic in sproščanje bioaktivnih spojin (= ekstrakcija) sta mehanski učinek, ki je zelo učinkovit in zagotavlja visok izkoristek.
Akustična kavitacija, ki jo povzroča visokointenzivni nizkofrekvenčni ultrazvok, ustvarja intenzivne strižne sile ter lokalno velike razlike v tlaku in temperaturi, ki zagotavljajo potrebno delovanje za razgradnjo celic, intenzivno mešanje in prenos snovi. Te ultrazvočne strižne sile se uspešno uporabljajo za ekstrakcijo konoplje.
Zaradi vrhunske količine pridobljenega ekstrakta, visoke stopnje ekstrakcije, hitrosti postopka ter preprostega in varnega upravljanja se ultrazvočna ekstrakcija uspešno uporablja za ekstrakcijo najrazličnejših rastlinskih spojin.
Močni ultrazvočni valovi razgradijo celični matriks bioloških struktur in sprostijo bioaktivne spojine. Prenos snovi med rastlinskim materialom in topilom se okrepi. Zaradi teh mehanizmov je ultrazvočna ekstrakcija zelo učinkovita pri ekstrakciji konoplje.
Pomembni primeri ultrazvočne ekstrakcije so konoplja (kanabinoidi in konopljino olje iz marihuane in industrijske konoplje), kurkumin, poper, žafran, kava, grenka melona, oljčno olje, avokadovo olje, kana, ajurvedska zelišča, ingver, čaj in druga zdravilna zelišča.
Dekarboksilacija
Dekarboksilacija je pomemben korak za učinkovito proizvodnjo glavnih bioaktivnih spojin v konoplji, kot so Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), kanabidiol (CBD) in kanabigerol (CBG). Dekarboksilacija, znana tudi kot »aktiviranje« ali »dekarboksiliranje«, se uporablja kot predobdelava za povečanje vsebnosti THC (delta9-tetrahydrocannabinol) v rastlinskem materialu. S kemijskega vidika je dekarboksilacija reakcija, pri kateri se odstrani karboksilna skupina (-COOH) in sprosti ogljikov dioksid (CO2). Za povečanje vsebnosti THC v rastlinskem materialu konoplje se uporabi procesni korak dekarboksilacije. Z dekarboksilacijo se lahko količina nepsihoaktivne Δ9-tetrahidrokanabinolne kisline (THCA) pretvori v psihoaktivni THC. Δ9-tetrahidrokanabinolna kislina pri segrevanju dekarboksilira (na približno 105°C / 220°F za 30 min. pri suhem materialu, do 90min. pri vlažnem rastlinskem materialu) in se nato pretvori v psihoaktivno spojino Δ9-Tetrahydrocannabinol.
Podobno se lahko rastlinski material konoplje, bogat s CBD-A, dekarboksilira s toplotno obdelavo in tako pretvori v CBD. Za vinterizacijo rastlinskega materiala se posušena sesekljana rastlinska snov segreva na približno 160°C / 320°F za 30–60min., da se sproži dekarboksilacija.
Temperature dekarboksilacije kanabinoidov:
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
Nadaljnji postopki – filtracija in destilacija
Po ultrazvočni ekstrakciji je treba delce konoplje s filtracijo odstraniti iz tekočine. Zato se suspenzija konoplje precedi skozi filter, kot je mrežica (npr. filtrirna vreča), ali s filtrirno stiskalnico. Nastala matična lužnica iz topila (npr. etanola) in konopljinega ekstrakta se nato koncentrira z ločevanjem etanola. Običajne destilacijske metode za odstranjevanje topil uporabljajo rotacijske uparjalnike ali sisteme za vakuumsko destilacijo.
Rotacijski uparjalnik (pogovorno roto-vap) se običajno uporablja za ločevanje topil, kot je etanol, od konoplje, s čimer se pridobi prečiščeno konopljino olje. Zaradi uravnavane temperature in preprostega ravnanja je rotacijski uparjalnik prevladujoča destilacijska oprema v industriji konoplje.
Vakuumska destilacija se večinoma uporablja za izolacijo CBD za farmacevtsko in medicinsko uporabo, pri kateri je treba odstraniti terpene in/ali THC. Ker imajo terpeni, THC in CBD visoka vrelišča (med 160–250°C / 310–482°F), bi destilacija pri atmosferskih pogojih zahtevala obdelavo pri visoki temperaturi, ki povzroča toplotno razgradnjo na toploto občutljivih kanabinoidov. Poleg tega izpostavljenost kisiku sproži oksidacijske reakcije, ki negativno vplivajo na kakovost kanabinoidov. Z uporabo vakuuma se vrelišča znižajo. Poleg tega se z uporabo vakuuma odstrani kisik. Zato destilacija v vakuumskih pogojih zmanjša toplotno in oksidacijsko razgradnjo ekstraktov.
Vinterizacija
Vinterizacija je postopek odstranjevanja rastlinskih lipidov, maščob in voskov s spiranjem z alkoholom, da se kanabinoidi in terpeni ločijo od neželenih snovi, kot so rastlinski voski, maščobe in klorofil. Pri vinterizaciji se ekstrahirano konopljino olje doda etanolu in ohladi na temperature pod -20°C / -6°F. Pri teh nizkih temperaturah se lipidi, maščobe in voski oborijo in jih je mogoče odstraniti.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijskih do industrijskih velikosti.