Hitra in enostavna ultrazvočna ekstrakcija konoplje
Z ultrazvočnimi ekstrakcijskimi sistemi podjetja Hielscher lahko hitreje ekstrahirate kanabinoide, terpen in druge dragocene sestavine konoplje. Močan ultrazvok pospeši prenos snovi, razbije rastlinske celice in omogoči učinkovito sproščanje aktivnih sestavin v izbrano topilo. – od etanola in jedilnih olj do specializiranih ekstrakcijskih sredstev.
Ultrazvočna oprema za ekstrakcijo konoplje za večji donos in hitrejšo predelavo
Ne glede na to, ali razvijate laboratorijski protokol, validirate pilotni postopek ali prehajate na industrijsko proizvodnjo, ultrazvočni aparati Hielscher vam omogočajo natančen nadzor nad amplitudo, temperaturo, tlakom, časom zadrževanja in pogoji topila. Zaradi tega je ultrazvočna ekstrakcija zanesljiva izbira za pridobivanje ponovljivih izvlečkov konoplje in konoplje z dolgim časom obdelave in prilagodljivo zmogljivostjo.
Zakaj se predelovalci odločajo za ultrazvočno ekstrakcijo podjetja Hielscher:
- Hitrejše izločanje kanabinoidov in terpenov
- Visoka učinkovitost ekstrakcije in ponovljiva kakovost izdelka
- Nežna, netermična obdelava za toplotno občutljive spojine
- Združljivo z običajnimi ekstrakcijskimi topili, vključno z etanolom in nosilnimi olji
- Enostavno prehod od laboratorijskih poskusov k polni industrijski proizvodnji
- Svetovanje glede procesov, preizkušanje izvedljivosti in podpora pri namestitvi s strani inženirjev podjetja Hielscher
Sporočite nam, kakšna je vaša surovina, topilo, velikost serije ali pretok ter želeni ekstrakt. Priporočili vam bomo ustrezno ultrazvočno opremo in procesne parametre za vašo uporabo.
Sonikator UP400St za ekstrakcijo konoplje
| Metoda | Izzivi in skrbi | Prednosti ultrazvočne ekstrakcije |
|---|---|---|
| Maceracijo | Dolgo trajanje obdelave | Hitrejši prenos snovi in krajša ekstrakcija |
| Soxhlet | Izpostavljenost vročini in potreba po topilih | Milejša ekstrakcija pri nižji temperaturi |
| superkritični CO2 | Kapitalski stroški in omejitve zmogljivosti | Lahko se kombinira ali naknadno vgradi za izboljšanje odsesavanja |
| ekstrakcija etanola | Donos, hitrost, ohranjanje terpenov | Boljše razbijanje celic in ponovljivi parametri |
Hielscher ultrazvočni aparati za ekstrakcijo konoplje – Znanstveno dokazana učinkovitost!
Casiraghi in sodelavci z italijanske univerze v Milanu so primerjali tri metode ekstrakcije konoplje: ultrazvočno ekstrakcijo, Soxhletovo ekstrakcijo in maceracijo.
Študija je bila namenjena raziskanju učinkovitosti ultrazvočne ekstrakcije za ekstrakcijo kanabinoidov iz konoplje sativa in jo primerjati z drugimi metodami ekstrakcije, kot sta Soxhletova ekstrakcija in maceracija.
Raziskovalci so za postopek ekstrakcije uporabili ultrazvočni procesor Hielscher UP200Ht (glej sliko levo) in ugotovili, da je bila metoda ekstrakcije z ultrazvokom učinkovitejša pri ekstrakciji kanabinoidov kot drugi dve metodi. Ultrazvočna ekstrakcija je bila tudi hitrejša, učinkovitejša in manj delovno intenzivna kot druge metode.
Ekstrakcija je bila izvedena z uporabo oljčnega olja kot topila. Rastlinski material je bil dodan topilu in sonikiran 10 minut pri 60% amplitudi z ultrazvočnim UP200Ht.
Po koraku ultrazvočnega razbijanja je bil ekstrakt filtriran in topilo je bilo izhlapeno pod znižanim tlakom, da se dobi koncentrirani ekstrakt. Ekstrakt je bil nato analiziran za vsebnost kanabinoidov z uporabo tekočinske kromatografije visoke ločljivosti (HPLC).
Na splošno so rezultati te študije pokazali, da je ultrazvočna ekstrakcija kanabinoidov CBD in THC v oljčnem olju učinkovita metoda za ekstrakcijo kanabinoidov iz rastlinskega materiala Cannabis sativa, z visokimi donosi in čistostjo.
Ena od prednosti ultrazvočne ekstrakcije z uporabo UP200Ht je, da lahko proizvede višje donose kanabinoidov v krajšem času kot tradicionalne metode ekstrakcije. Raziskovalci so tudi ugotovili, da je ultrazvočna ekstrakcija okolju prijaznejša metoda v primerjavi z drugimi metodami ekstrakcije, saj zahteva manj topila in energije. Poleg tega je ultrazvočno ekstrakcijo mogoče enostavno povečati za industrijsko proizvodnjo, zaradi česar je obetavna metoda za obsežno proizvodnjo izvlečkov CBD.
Skratka, študija kaže, da je ultrazvočna ekstrakcija z uporabo UP200Ht obetavna metoda za ekstrakcijo kanabinoidov iz cannabis sativa za medicinske namene.
(prim. Casiraghi et al., 2022)
Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita metoda za ekstrakcijo kanabinoidov, kot sta CBD in THC. Kot topilo je bilo uporabljeno oljčno olje, ultrazvočna ekstrakcija je bila izvedena z UP200ST.
(slika in študija: © Casiraghi et al., 2022)
Industrijski sonikator UIP2000hdT z mešalom v sodu za obsežno ekstrakcijo konoplje
Pogoji ultrazvočne in ekstrakcije
Ultrazvočni ekstraktorji Hielscher vam omogočajo popoln nadzor nad vsemi pomembnimi parametri procesa, vključno z amplitudo, časom sonikacije, tlakom, temperaturo, pretokom in sestavo topila. To vam omogoča optimizacijo postopka ekstrakcije glede na donos, profil ekstrakta, zmogljivost in zahteve nadaljnje obdelave.
Postopek ultrazvočnega razbijanja konoplje
Ekstrakcija z ultrazvokom temelji na ponavljajočih se visokotlačnih in nizkotlačnih ciklih. Ti izmenični visokotlačni in nizkotlačni cikli 20.000-krat na sekundo ultrazvočnega razbijanja ustvarjajo intenzivne strižne sile in tekoče curke. Ta ekstremna obremenitev premaga selektivnost membrane, perforira in razbije celično steno ter povzroči visok prenos mase med notranjo celico in okoliškim topilom. Z ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče doseči višje donose in krajše trajanje ekstrakcije. Ker je ultrazvočna ekstrakcija ponovljiv proces, se lahko rezultati ekstrakcije ponovijo za standardizirano kakovost ekstrakta.
Hielscherjevi ultrazvočni ekstraktorji vam omogočajo popoln nadzor nad pomembnimi parametri ekstrakcije. S prilagajanjem amplitude, trajanja, tlaka in sestave tekočine je mogoče natančno nadzorovati in reproducirati izhod postopka ekstrakcije.
Topila za ekstrakcijo konoplje
Ultrazvočna ekstrakcija je združljiva z vsemi običajnimi topili, kar vam omogoča uporabo topila po vaši izbiri, kot so voda, topila in olja (npr. H₂O, CO₂, etanol, metanol, butan, propan, olivno olje, kokosovo olje itd.).
Med pogosta topila in ekstrakcijska sredstva spadajo:
Pri izdelkih za peroralno uporabo se pogosto daje prednost topilom in nosilnim oljem, primernim za živila. Za analitično testiranje in nadzor kakovosti se lahko uporabljajo laboratorijska topila. Pri industrijski ekstrakciji kanabinoidov so pogosta izbira postopki na osnovi etanola in CO2. Ultrazvok lahko izboljša prenos mase v mnogih od teh sistemov topil in tako pomaga skrajšati čas ekstrakcije, izboljšati učinkovitost ekstrakcije ali podpreti standardizacijo procesa.
Temperatura ekstrakcije
Pri številnih postopkih botanične ekstrakcije se učinkovita ultrazvočna ekstrakcija doseže pri procesnih temperaturah med 0 °C in 60 °C. Nižje temperature lahko pripomorejo k ohranitvi hlapnih aromatičnih spojin in sestavin, občutljivih na temperaturo, medtem ko zmerne temperature lahko izboljšajo topnost in hitrost ekstrakcije. Idealna temperatura je odvisna od topila, biomase, ciljnih spojin in specifikacij končnega izdelka.
Ultrazvočne naprave podjetja Hielscher je mogoče vgraditi v hladilne plašče, toplotne izmenjevalnike in reaktorje s krmiljenjem temperature, da se proces ekstrakcije ohrani v želenem temperaturnem območju.
Kombinirane metode ekstrakcije – Sinergije
Vgradnja ultrazvočnega naprave v obstoječo napravo za ekstrakcijo konoplje lahko pripomore k izboljšanju učinkovitosti ekstrakcije, povečanju zmogljivosti, skrajšanju časa ekstrakcije ali večji ponovljivosti postopka.
Ultrazvočno ekstrakcijo lahko enostavno kombinirate s tlakom, toploto, superkritičnimi pogoji ekstrakcije ali Soxhletovim ekstraktorjem za izboljšanje rezultatov in / ali prilagoditev nastavitve ekstrakcije posebnim zahtevam. Naknadna vgradnja ultrazvočnega aparata v obstoječi objekt za ekstrakcijo konoplje je posebnega pomena, če obstoječa metoda ekstrakcije ne deluje z želeno zmogljivostjo in zmogljivostjo.
Obstoječe stroje za ekstrakcijo je mogoče enostavno nadgraditi z vgradnjo ultrazvočnega ekstraktorja. Z veseljem vam bomo pomagali pri oceni procesa, izbiri opreme, zasnovi namestitve in vključitvi v vaše obstoječe proizvodne linije.
Preberite več o ultrazvočno izboljšani superkritični ekstrakciji CO2!
Področja uporabe za ultrazvočno ekstrakcijo konoplje
Natančno nadzorovanje procesa in linearna prilagodljivost omogočata prenos parametrov ekstrakcije iz laboratorijskih poskusov v pilotno proizvodnjo in proizvodnjo v polnem obsegu. To predelovalcem omogoča, da razvijejo zanesljivo metodo ekstrakcije, jo preizkusijo v manjšem obsegu in jo z zaupanjem prenesejo v večji obseg.
Kanabinoidi, terpeni in druge aktivne sestavine rastline konoplje se ekstrahirajo za različne namene. Ultrazvočna ekstrakcija je zaupanja vredna metoda za pridobivanje izvlečkov rastline konoplje za
- medicinska/farmacevtska proizvodnja
- Izdelki iz rekreacijske konoplje
- proizvodnja nutracevtikov in živil
- pred nadaljnjo predelavo, npr. nanoemulgiranjem
- testiranje moči drog
- forenzična/kemijska analiza
Ultrazvočni ekstraktorji – Za majhen in večji obseg
Hielscher Ultrasonics je vaš partner za visoko zmogljivo ultrazvočno ekstrakcijsko opremo. Ne glede na to, ali želite proizvajati manjše serije visokokakovostnih izvlečkov CBD za svojo butično blagovno znamko ali predelati velike količine konoplje ali marihuane v industrijskem obsegu – Hielscher Ultrasonics ima idealno ultrazvočno ekstrakcijsko opremo za vas!
Linearna razširljivost in natančen nadzor procesov omogočata zanesljive rezultate na vseh ravneh. Preberite več o povečanju ultrazvočnih ekstrakcijskih procesov!
Pomagamo vam: Naše svetovanje & Storitev optimizacije procesov
Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje z ultrazvočno obdelavo in ima globoko razumevanje procesov ultrazvočne ekstrakcije. Pomagamo vam s priporočili za najprimernejši ultrazvočni aparat za vaš proces in vas poučimo, kako najučinkoviteje uporabljati naše naprave. Naši inženirji so na voljo za servis namestitve po vsem svetu.
V našem popolnoma opremljenem ultrazvočnem procesnem laboratoriju v Nemčiji lahko naša ekipa procesnih inženirjev in kemikov razvije in optimizira vaš proces za vas ali skupaj z vami.
- kratek čas ekstrakcije
- visoka hitrost ekstrakcije
- Popolnejša ekstrakcija
- blaga, netoplotna obdelava
- enostavna integracija in varno delovanje
- brez nevarnih / strupenih kemikalij, brez nečistoč
- nizki stroški
- energetsko učinkovit
- zeleno pridobivanje: okolju prijazno
Kaj je ultrazvočna ekstrakcija konoplje?
Ultrazvočna ekstrakcija konoplje je metoda ekstrakcije, pri kateri se z visokozmogljivim ultrazvokom iz rastlinskega materiala konoplje ali konoplje za vlakna izločajo kanabinoidi, terpeni in druge bioaktivne spojine. Ultrazvočna kavitacija v tekočini ustvarja močne strižne sile, ki razbijajo rastlinske celice in izboljšujejo prenos snovi med rastlinskim materialom in topilom.
Kako ultrazvok izboljša ekstrakcijo kanabinoidov?
Ultrazvok izboljša ekstrakcijo kanabinoidov, saj razbije celične stene, poveča prodiranje topila in pospeši sproščanje spojin iz rastlinske matrice. To lahko skrajša čas ekstrakcije in izboljša njeno učinkovitost v primerjavi s počasnimi pasivnimi metodami, kot je maceriranje.
Kateri kanabinoidi se lahko pridobivajo z ultrazvočno ekstrakcijo?
Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče uporabiti za pridobivanje kanabinoidov, kot so CBD, THC, THCA, CBDA, CBG in drugih spojin, prisotnih v biomasi konoplje ali industrijske konoplje. Končni profil kanabinoidov je odvisen od rastlinskega materiala, topila, temperature, časa ekstrakcije in pogojev nadaljnje obdelave.
Ali lahko ultrazvočna ekstrakcija ohrani terpen?
Da, ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče izvajati pri nizkih in nadzorovanih temperaturah, kar je koristno pri obdelavi toplotno občutljivih spojin, kot so terpeni. Nadzor temperature, kratki časi ekstrakcije in izbira ustreznega topila pomagajo ohraniti hlapne in občutljive sestavine ekstrakta.
Katera topila se lahko uporabljajo za ultrazvočno ekstrakcijo konoplje?
Ultrazvočna ekstrakcija konoplje je združljiva z mnogimi običajnimi ekstrakcijskimi sredstvi, vključno z etanolom, mešanicami vode in etanola, jedilnimi olji, kot sta olivno ali kokosovo olje, ter drugimi topili, ki so specifična za posamezen postopek. Izbor najboljšega topila je odvisen od želenega končnega izdelka, zakonskih zahtev, nadaljnje predelave in ciljnih spojin.
Ali je ultrazvočna ekstrakcija primerna za ekstrakcijo konoplje z etanolom?
Da, etanol se pogosto uporablja pri ultrazvočni ekstrakciji konoplje. Ultrazvok lahko izboljša ekstrakcijo z etanolom, saj poveča stik med topilom in rastlinskim materialom, skrajša čas ekstrakcije in omogoča ponovljive pogoje postopka.
Ali je mogoče ultrazvočno ekstrakcijo konoplje izvajati z nosilnimi olji?
Da, kanabinoide je mogoče ekstrahirati v nosilna olja, kot sta olivno olje ali kokosovo olje. To je lahko koristno pri pripravkih, kjer olje služi neposredno kot medij za ekstrakcijo ali kot sestavina končnega izdelka.
Ali je ultrazvočna ekstrakcija konoplje toplotni postopek?
Ne. Ultrazvočna ekstrakcija velja za blago, netermalno metodo ekstrakcije. Čeprav je treba temperaturo procesa še vedno spremljati in nadzorovati, je ekstrakcijski učinek predvsem mehanski: kavitacija, strižne sile, razbijanje delcev in izboljšan prenos snovi.
Kako dolgo traja ultrazvočna ekstrakcija konoplje?
Čas ekstrakcije je odvisen od rastlinskega materiala, velikosti delcev, topila, temperature, koncentracije trdnih snovi, amplitude ultrazvoka in konfiguracije opreme. Pri številnih uporabah ultrazvok znatno skrajša čas ekstrakcije v primerjavi s klasičnim maceriranjem.
Ali je mogoče ultrazvočno ekstrakcijo konoplje prenesti na industrijsko raven?
Da. Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče prilagoditi tako za laboratorijske poskuse kot tudi za pilotno in industrijsko proizvodnjo. Ultrazvočni aparati podjetja Hielscher so na voljo za preskuse v majhnih serijah, razvoj postopkov in neprekinjeno obdelavo v velikem obsegu.
Kateri parametri postopka so najpomembnejši pri ultrazvočni ekstrakciji konoplje?
Med pomembne parametre spadajo amplituda ultrazvoka, čas sonikacije, temperatura, tlak, vrsta topila, razmerje med topilom in biomaso, velikost delcev ter pogoji mešanja ali pretoka. Natančno nadzorovanje teh parametrov pomaga doseči ponovljivo kakovost ekstrakta.
Ali je mogoče obstoječo linijo za ekstrakcijo konoplje opremiti z ultrazvočno ekstrakcijo?
Da. Ultrazvočne naprave je pogosto mogoče vgraditi v obstoječe ekstrakcijske sisteme, da se izboljša prenos snovi, skrajša čas obdelave ali poveča učinkovitost ekstrakcije. Najboljša rešitev za vgradnjo je odvisna od trenutne metode ekstrakcije, ravnanja s topili, zmogljivosti in razpoložljivega prostora za proces.
Kateri ultrazvočni aparat znamke Hielscher je primeren za ekstrakcijo konoplje?
Izbira ustreznega ultrazvočnega aparata je odvisna od zahtevane velikosti serije, pretoka, topila, rastlinskega materiala in proizvodnega cilja. Manjše enote so primerne za preskuse izvedljivosti in razvoj protokolov v laboratorijskem obsegu, medtem ko so industrijski ultrazvočni aparati serije UIP namenjeni ekstrakciji v pilotnem in proizvodnem obsegu.
Kako izbrati pravo opremo za ultrazvočno ekstrakcijo?
Da bi izbrali pravo konfiguracijo, opredelite vrsto biomase, želene kanabinoide ali terpen, topilo, velikost serije ali pretok v neprekinjenem delovanju, temperaturne omejitve ter nadaljnje stopnje obdelave. Hielscher vam bo na podlagi teh zahtev priporočil ultrazvočni procesor, sonotrodo, reaktor in parametre procesa.
Osnovne informacije o ultrazvočni ekstrakciji
Močni ultrazvok je preizkušena metoda za učinkovito in zanesljivo ekstrakcijo aktivnih spojin, vključno z zeliščnimi / zdravilnimi spojinami, oljem, beljakovinami in bioaktivnimi snovmi (npr. flavoni, polifenoli, antocianin, aroma) iz rastlin, zelišč, cvetov in semen.
Za ultrazvočno ekstrakcijo se močni ultrazvočni valovi povežejo v mešanico rastlin in topil, tako da pride do akustične kavitacije. Akustična kavitacija je opisana kot ultrazvočno povzročena tvorba, rast in implozivno propadanje mehurčkov v tekočinah.
“Med kavitacijo propad mehurčkov povzroči intenzivno lokalno segrevanje in visoke tlake z zelo kratko življenjsko dobo. V oblakih kavitacijskih mehurčkov imajo te vroče točke enakovredne temperature približno 5000 K, pritiske okoli 1000 atmosfer ter hitrosti ogrevanja in hlajenja nad 1010 K / s. Pri kavitaciji z enim mehurčkom so lahko pogoji še bolj ekstremni. Kavitacija lahko torej ustvari ekstremne fizikalne in kemične pogoje v sicer hladnih tekočinah. Če se tekočine, ki vsebujejo trdne snovi, obsevajo z ultrazvokom, se lahko pojavijo povezani pojavi. V bližini razširjene trdne površine postane propad votline nesferičen, kar poganja hitre curke tekočine v trdno površino. Ti curki in z njimi povezani udarni valovi lahko povzročijo znatne površinske poškodbe in izpostavijo sveže, zelo segrete površine. Poleg tega se bodo med ultrazvočnim obsevanjem suspenzij tekočega prahu s kavitacijo in udarnimi valovi, ki jih ustvarja v takih suspenzijah, pojavili trki med delci visoke hitrosti. Nastali trki lahko povzročijo dramatične spremembe v površinski morfologiji, sestavi in reaktivnosti.” [Suslick 2001: 2f.]
Ti intenzivni pogoji ultrazvočne kavitacije imajo več učinkov na rastlinski material in njihovo ekstrakcijo:
- premagati selektivnost celične membrane
- povečan prenos mase med celico v notranjosti in okoliškim topilom
- zlom celic
- sproščanje znotrajceličnega materiala
Zaradi tega je ultrazvočna razbijanje zelo učinkovita metoda ekstrakcije. Zaradi intenzivnih mehanskih sil se lahko pogosto uporabljajo zelena in blaga topila, kot so voda, etanol itd.
Ultrazvočna ekstrakcija skrajša čas ekstrakcije in omogoča zmanjšano in / ali blažjo uporabo topil. To pomeni, da ultrazvočna ekstrakcija povzroči višjo stopnjo ekstrakcije in proizvaja bolj zdrave izvlečke. To je posledica značilnosti njegovega delovanja pri nizki temperaturi, tako za zmanjšanje toplotnih izgub, ki jih povzročajo temperaturni dejavniki, kot tudi za preprečevanje izhlapevanja snovi zaradi nizkega vrelišča in tudi za ohranjanje bioloških aktivnih snovi.
Druga prednost ultrazvočne ekstrakcije je v preprosti in varni uporabi ter natančno nadzorovani uporabi. Kot netermična metoda ekstrakcije se lahko ultrazvočno razbijanje izvaja pri nizkih temperaturah, tako da se prepreči razgradnja toplotno občutljivih, toplotno labilnih snovi.
Literatura/Reference
- 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.
Ultrazvočna obdelava: Hielscher vas podpira od izvedljivosti in optimizacije do komercialne proizvodnje!
SonoStation: Mobilni sistem na ključ za ultrazvočno obdelavo – sestavljen iz ultrazvočnih razpršilnikov, črpalke, mešalnika in rezervoarja