Ultrazvočna ekstrakcija z uporabo konoplje kot surovine
- Za rastlino cannabis sativa lahko razlikujemo dve vrsti: marihuano in konopljo.
- Ultrazvočna je dobro znana kot vrhunska metoda za izolacijo kanabinoidov iz marihuane in konoplje.
Ultrazvočna ekstrakcija kanabinoidov
Tehnologija ultrazvočne ekstrakcije je zelo učinkovita pri sproščanju aktivnih spojin (tj. kanabinoidov (CBD, THC, CBG), eterična olja, terpeni itd.) iz rastlinskega materiala, kot so brsti, listi in stebla.
Ultrazvočna ekstrakcija presega konvencionalne tehnike ekstrakcije zaradi različnih prednosti:
Ultrazvočno podprta ekstrakcija (ZAE) je dobro znana kot tehnika intenziviranja procesov, ki izboljša prenos mase in sprošča višje donose bioaktivnih spojin, kot so kanabinoidi, terpeni itd.
Ultrasonication proizvaja visokokakovostne izvlečke, saj ultrazvočna ekstrakcija ne zahteva uporabe ostrih, strupenih topil za sproščanje kanabinoidov. Ultrazvočna ekstrakcija se lahko izvaja z vodo, mešanico vode in alkohola, alkoholom ali oljem (oljčnim, kokosovim) kot topili, na primer. Zaradi tega je ultrazvočno podprta ekstrakcija (ZAE) bistveno okolju prijaznejša.
Preberite več o pravilni izbiri topil za ultrazvočno ekstrakcijo!
Blagi pogoji ekstrakcije ultrazvočne razlage povzročijo ekstrakt, ki ponuja enake, vendar okrepljene lastnosti surovine (npr. Konoplje, marihuane) - ponuja vrhunske učinke na zdravje, okus in vonj.
Hielscher ultrazvočne ekstraktorje je mogoče natančno nadzorovati. S popolnim nadzorom nad procesnimi parametri, kot sta intenzivnost in temperatura, je mogoče doseči izjemno visoko kakovost ekstrakta. Ker je ultrazvočna obdelava netoplotna obdelava, se izognemo toplotni razgradnji toplotno občutljivih komponent. Temperature ekstrakcije med 0-60 °C so optimalne za vrhunske ekstrakte.
Druga prednost ultrazvočne ekstrakcije je hiter proces: celoten postopek ekstrakcije traja le nekaj minut, da sprosti kanabinoide iz rastlinskih celic, medtem ko druge tehnike ekstrakcije zahtevajo ure ali celo dneve obdelave.
Investicijski in operativni stroški so minimalni v primerjavi z alternativnimi ekstraktorji, npr. superkritičnimi ekstraktorji CO2. Ultrazvočni ekstrakcijski sistemi zagotavljajo zelo hitro ROI.
UP400St za ekstrakcijo kanabinoidov iz konoplje
- Visokokakovostni izvlečki
- Popolnejša ekstrakcija
- visoka hitrost ekstrakcije
- Izvleček s polnim spektrom
- Uporaba različnih topil
- Netoksičen
- Netermična (hladna) metoda
- Hiter postopek ekstrakcije
- Varno in enostavno za uporabo
- linearna razširljivost
Konoplja proti marihuani
Konoplja je družina rastlin, ki jo lahko razvrstimo v C. Indica in C. Sativa. Konoplja in marihuana sta vrsti Cannabis Sativa.
Pri primerjavi konoplje in marihuane obstaja velika razlika; medtem ko konoplja vsebuje zelo nizko koncentracijo THC (0,3% ali manj), je marihuana bogata s THC s koncentracijami med 15% in 40%.
Zato se je do nedavnega konoplja gojila predvsem za industrijske namene. Danes je konoplja cenjena tudi zaradi donosa CBD. CBD je nepsihoaktivni kanabinoid, ki ima protivnetne, anksiolitične lastnosti. Marihuana se goji predvsem zaradi vsebnosti THC, ki se uporablja za rekreacijske in medicinske namene.
Konopljino olje in CBD, glavni kanabinoid, ki ga najdemo v konoplji, sta obetavni snovi, ki se dajejo za pomoč pri zdravstvenih stanjih, kot so anksioznost, kronično vnetje, avtoimunske bolezni, bolečine, glavoboli in migrena, prebavne motnje, med drugim.
Oglejte si preprost protokol ultrazvočne ekstrakcije konoplje z uporabo srednje velikih serij 120L!
Sondni zvočnik UP400St je priljubljen ultrazvočni ekstraktor, ki se uporablja za izolacijo CBD, THC, CBG, CBN, drugih kanabinoidov ter terpenov iz konoplje in marihuane.
Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji
Hielscher Ultrasonics ponuja majhen, srednje velikosti in industrijska ultrazvočni procesorji, ki jih lahko upravljate 24 ur na dan, 7 dni v tednu. Glede na vašo surovino in prostornino procesa vam lahko ponudimo ultrazvočni ekstrakcijski sistem, ki ustreza vašim potrebam. Izbirate lahko med paketno in neprekinjeno ekstrakcijo. Kasnejše povečanje na večje procesne zmogljivosti je mogoče enostavno opraviti, saj je ultrazvočne procese mogoče linearno povečati.
Hielscher pilotni in industrijski sistemi lahko zagotovijo zelo visoke amplitude – omogoča zanesljivo delovanje amplitud do 200 μm in neprekinjeno delovanje v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost Hielscher sonicatorjev omogoča delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Kot dolgoletni izkušen proizvajalec ultrazvočnih ekstraktorjev z visoko močjo je Hielscher vaš zanesljiv partner za prefinjeno ekstrakcijo. Mi Posvetovati in pomagati našim strankam z našim znanjem in jih voditi od testiranja izvedljivosti do industrijske namestitve.
Kontaktirajte nas zdaj! Z veseljem se bomo z vami pogovorili o vaših zahtevah za ekstrakcijo!
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Namestitev Hielscher UIP4000hdT, 4kW ultrazvočnega ekstraktorja, za industrijsko pridobivanje.
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.
- 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.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Ultrazvočna ekstrakcija se je dvignila na najučinkovitejšo in uporabniku prijazno tehniko, ko gre za ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz rastlin. Najvidnejši primer uspešne ekstrakcije je lahko izolacija CBD-ja in drugih kanabinoidov iz konoplje.
Ultrazvočne v primerjavi s konvencionalnimi metodami ekstrakcije
Namakanje v etanolu je preprosta metoda, vendar je zelo zamudna, procesna zmogljivost je omejena, stroški topila in energije pa visoki. Preostalo topilo v končnem izdelku ovira cilj izdelave visokokakovostnega ekstrakta.
Pridobivanje z zaprtim sistemom ogljikovodikov zahteva uporabo fosilnih goriv, tako da je v končnem izdelku mogoče najti rakotvorne snovi, kot je benzen.
Superkritični sistemi za ekstrakcijo CO2 imajo visoke naložbene stroške in porabo energije. Superkritični ekstraktorji CO2 zahtevajo dobro usposobljeno osebje za delovanje, saj so sistemi CO2 pod visokim tlakom nevarni za delovanje. Ko CO2 uhaja, lahko povzroči zadušitev, smrt prisotnih delavcev.
Kritično pridobivanje vode je okolju prijazna alternativa, ki je počasna in sprošča le majhen del bioaktivnih spojin.
Ultrazvočna ekstrakcija
Ultrazvočna ekstrakcija je intenzivna tehnika ekstrakcije, ki se lahko uporablja v kombinaciji z voda (brez topil) kot tudi z Topila kot so etanol, etanol-voda, glicerin, metanol, rastlinska olja ali druga topila po izbiri. Ultrazvočna ekstrakcija spodbuja prenos mase, tako da donos ekstrakta 95-99% je mogoče dobiti. Ultrazvočno razglašanje je mogoče enostavno povečati in proizvaja visokokakovostne izvlečke.
Majhen ultrazvočni ekstraktor, kot je UP400St (400W) je sposoben predelati serijo do 10L v 5-15 minutah (odvisno od procesnih parametrov, kot so surovine (sveže ali posušene; brsti, listi, stebla), topilo, temperatura).
2kW zmogljiv ultrazvočni ekstraktor UIP2000hdT lahko deluje kot inline sistem. V pretočnem načinu je UIP2000hdT enostavno obdela 200 do 800 l/h (odvisno tudi od procesnih parametrov).
Investicijski stroški za ultrazvočni procesor so nizki v primerjavi z ekstraktorjem CO2. Tudi stroški energije za delovanje so zanemarljivi. Ultrazvočni ekstraktorji so zelo varni za uporabo, enostavni za čiščenje in zahtevajo zelo nizko vzdrževanje.
marihuana
Bioaktivne spojine rastline konoplje (konoplje in marihuane) so v bližnji preteklosti pritegnile veliko pozornosti. Še posebej za kanabinoid kanabidiol (CBD) so bile dokazane številne koristi za zdravje, ki segajo od boja proti raku in protivnetnih lastnosti do lajšanja bolečin in antidepresivnih učinkov. Poleg kanabidiola rastlina konoplje vsebuje številne druge kanabinoide, kot so THC (tetrahidrokanabinol), kanabinol (CBN), kanabigerol (CBG), kanabikromen (CBC) in kanabinodiol (CBND). Kanabinoidi so pokazali ogromen terapevtski potencial in so v središču številnih raziskovalnih študij.
Zdi se, da interakcija različnih kanabinoidov in drugih bioaktivnih spojin, kot so terpeni, polifenoli, flavonoidi in alkaloidi, prinaša še boljše koristi za zdravje. Medsebojno delovanje različnih terpenov, različnih kanabinoidov in drugih rastlinskih spojin se imenuje “Učinek spremstva”. Zaradi teh spremljevalnih učinkov so izvlečki s polnim spektrom, ki jih je mogoče uspešno pridobiti z ultrazvočno podprto ekstrakcijo (ZAE), znani po izjemnih terapevtskih učinkih.
Terpeni konoplje
Terpenoidi so sestavine eteričnega olja, ki jih najdemo v rastlinah. Rastlina konoplje je zelo bogata z terpeni. V konoplji se terpeni proizvajajo v trihomih rastline. Trihomi so sijoči, lepljivi kristali, ki se držijo listov in brstov. Ti trihomi so naravni obrambni mehanizem rastline konoplje, ki ščiti rastlino pred žuželkami in živalmi. Zaradi dišečega vonja terpeni delujejo kot repelent. Za nas ljudi je najbolj opazna značilnost terpenov konoplje njihov vonj. Ti terpeni prispevajo k številnim zdravstvenim koristem rastline konoplje (konoplja in marihuana).
Poleg arome in vonja so molekule terpenov močne botanične snovi, ki ponujajo različne zdravstvene koristi.
Tako marihuana kot konoplja iz rodu Cannabis Sativa vsebujeta izjemno količino terpenoidov in vsebujeta več kot 100 različnih vrst teh snovi.
Vsak terpen ima edinstvene lastnosti, ki segajo od sedativa do dvigovanja. Na primer, nerolidol ima pomirjevalne in antianksiozne učinke, linalool pomaga pri obvladovanju simptomov anksioznosti in artritisa, medtem ko je znano, da mircen lajša kronične bolečine. Terpeni β-mircen, ɣ-pinen in humulen zmanjšujejo vnetje in imajo analgetične učinke.
Različni terpeni so edinstveni za konopljo, vendar so številni terpeni, ki jih najdemo v konoplji, prisotni tudi v več drugih rastlinah. Kariofilen najdemo npr. v zeleni listnati zelenjavi, hmelj kot tudi v rožmarinu in origanu. Limonen je glavni terpen, ki ga najdemo v agrumih, kot so limone in pomaranče.
Učinek spremstva
Vsak terpen je znan po specifičnih terapevtskih učinkih. Vendar pa je znano, da terpeni in druge botanične spojine, kot so polifenoli in flavonoidi, kažejo izjemne sinergijske učinke, kar ima za posledico izboljšano simbiozo med kanabinoidi. Ta interakcija različnih bioaktivnih spojin je znana kot “Učinek spremstva“.
Učinek spremstva naredi terpene bolj biološko dostopne in pomagajo telesu, da učinkoviteje absorbira kanabinoide.
Vrste bioaktivnih spojin
Število, koncentracija in raznolikost bioaktivnih spojin so odgovorni za zdravilne lastnosti botaničnega izvlečka. Te bioaktivne spojine se sintetizirajo kot sekundarni metaboliti, ki ne prispevajo k rasti ali fotosintezi v rastlinah. Vendar pa so ključnega pomena za rastline’ preživetje in interakcija z okoljem. Botanične bioaktivne spojine lahko na splošno razvrstimo v tri razrede terpenov in terpenoidov, alkaloidov in fenolnih spojin. Fenolne spojine so najbolj razširjena skupina sekundarnih metabolitov v rastlinskem kraljestvu in so dobro znane in cenjene zaradi svojih antioksidativnih učinkov. Drug pomemben razred fenolnih spojin z nizko molekulsko maso so flavonoidi, ki kažejo tudi zelo močne antioksidativne učinke.
Obseg fenolnih spojin vključuje fenolne kisline, kot so benzojska in hidroksicimetna kislina, flavonoidi, kot so flavoni in flavonoli, lignani in stilbini. Izvleček celotnega spektra (npr. pridobljen z Ultrazvočna ekstrakcija iz konoplje) vključuje vse te različne botanične spojine, ki imajo najširše učinke na zdravje.
Načelo delovanja ultrazvočne ekstrakcije
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na akustičnih valovih (ultrazvoku), povezanih v tekoči medij. Intenzivni ultrazvočni valovi ustvarjajo cikle visokega tlaka / nizkega tlaka. Zaradi razlik v tlaku med širjenjem ultrazvočnih valov skozi tekočino se pojavijo kavitacijski mehurčki. Implozija teh kavitacijskih mehurčkov ima za posledico energetsko goste pogoje.
Ultrazvočna ekstrakcija aktivnih spojin in eteričnih olj temelji na principu delovanja akustična kavitacija. Zgornja slika prikazuje učinek kolapsa kavitacijskega mehurčka in posledično sproščanje eteričnega olja iz rastlinskega materiala
vir: Altaf et al. 2018
Pogoji v bližini implodirajočih kavitacijskih mehurčkov so lahko ekstremni – proizvaja temperature do 4500 °C in tlake do 100 MPa. Imlozija in posledične razlike v resuri povzročijo zelo visoke strižne sile in turbulence v kavitacijskem vročem točki. Kombinacija teh dejavnikov razlik v tlaku, toplotnih razlik in strižnosti spodbuja prenos mase in s tem procese ekstrakcije. Z intenzivnimi ultrazvočnimi kavitacijskimi silami se celice (npr. Rastline, bakterije ali tkiva) motijo in intracelularni material (kot so olja, lipidi, beljakovine in aktivne spojine) se sprosti v okoliško topilo.
Ultrazvočna ekstrakcija je zato najprimernejša metoda za intenziviranje procesov ekstrakcije.
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na akustični kavitaciji in njenih hidrodinamičnih strižnih silah
Ultrazvočni ekstraktorji visoke moči od laboratorija do pilotnega in industrijskega obsega.