Ултразвучна екстракција уз употребу конопље као сировине
- Код биљке Cannabis sativa могу се разликовати две врсте: марихуана и конопља.
- Ултразвук је добро познат као супериорна метода за изоловање канабиноида и из марихуане и из конопље.
Ултразвучна екстракција канабиноида
Технологија ултразвучне екстракције веома је ефикасна за ослобађање активних једињења (тј. канабиноида (CBD, THC, CBG), етарских уља, терпена итд.) из биљног материјала као што су пупољци, листови и стабљике.
Ултразвучна екстракција надмашује конвенционалне технике екстракције захваљујући различитим предностима:
Екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE) добро је позната као техника интензивирања процеса која побољшава пренос масе и омогућава веће приносе биоактивних једињења као што су канабиноиди, терпени итд.
Обрадом ултразвуком добијају се висококвалитетни екстракти јер ултразвучна екстракција не захтева употребу агресивних, токсичних растварача за ослобађање канабиноида. Ултразвучна екстракција може се спроводити уз употребу, на пример, воде, мешавине воде и алкохола, алкохола или уља (маслиновог, кокосовог) као растварача. То чини екстракцију потпомогнуту ултразвуком (UAE) знатно прихватљивијом за животну средину.
Прочитајте више о правилном избору растварача за ултразвучну екстракцију!
Благи услови екстракције ултразвуком дају екстракт који има иста, али појачана својства сировине (нпр. конопље, марихуане) – пружајући супериорне здравствене ефекте, укус и мирис.
Ултразвучни екстрактори Hielscher могу се прецизно контролисати. Потпуном контролом параметара процеса, као што су интензитет и температура, може се постићи изузетно висок квалитет екстракта. Пошто је соникација нетермичка метода обраде, избегава се термичка разградња компоненти осетљивих на топлоту. Температуре екстракције у опсегу 0–60°C оптималне су за добијање супериорних екстраката.
Још једна предност ултразвучне екстракције јесте брзина процеса: цео процес екстракције траје само неколико минута, током којих се канабиноиди ослобађају из биљних ћелија, док друге технике екстракције захтевају сате или чак дане обраде.
И инвестициони и оперативни трошкови минимални су у поређењу са алтернативним екстракторима, нпр. екстракторима са суперкритичним CO2. Системи за ултразвучну екстракцију обезбеђују веома брз повраћај инвестиције.
UP400St за екстракцију канабиноида из конопље
- Висококвалитетни екстракти
- Потпунија екстракција
- Велика брзина екстракције
- Екстракт пуног спектра
- Употреба различитих растварача
- Нетоксична
- Нетермичка (хладна) метода
- Брз процес екстракције
- Безбедна и једноставна за употребу
- Линеарна скалабилност
Конопља у поређењу са марихуаном
Канабис је породица биљака које се могу сврстати у C. Indica и C. Sativa. Конопља и марихуана су врсте Cannabis Sativa.
Када се упореде конопља и марихуана, постоји огромна разлика; док конопља садржи веома ниску концентрацију THC (0,3% или мање), марихуана обилује THC, са концентрацијама од 15% до 40%.
Зато се конопља донедавно гајила првенствено за индустријске намене. Данас се конопља цени и због приноса CBD. CBD је непсихоактивни канабиноид који има антиинфламаторна и анксиолитичка својства. Марихуана се углавном гаји због садржаја THC, који се користи у рекреативне и медицинске сврхе.
Уље конопље и CBD, главни канабиноид који се налази у конопљи, обећавајуће су супстанце које се примењују ради помоћи код здравствених стања као што су анксиозност, хронична упала, аутоимуне болести, бол, главобоље и мигрена, гастроинтестинални поремећаји и друга стања.
Погледајте једноставан протокол ултразвучне екстракције канабиса у шаржама средње величине од 120L!
Соникатор са сондом UP400St је популаран ултразвучни екстрактор који се користи за изоловање CBD, THC, CBG, CBN, других канабиноида, као и терпена из конопље и марихуане.
Ултразвучни екстрактори високих перформанси
Hielscher Ultrasonics нуди мале, средње и индустријске ултразвучне процесоре, који могу да раде 24/7. У зависности од ваше сировине и запремине која се обрађује, можемо вам понудити систем за ултразвучну екстракцију који одговара вашим потребама. Можете бирати између шаржне и континуалне екстракције. Касније повећање капацитета обраде може се лако спровести јер се ултразвучни процеси могу линеарно скалирати.
Пилотски и индустријски системи компаније Hielscher могу да остваре веома високе амплитуде – омогућавајући поуздан и непрекидан рад при амплитудама до 200µm у режиму 24/7. За још више амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Робусност соникатора компаније Hielscher омогућава рад под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.
Као произвођач ултразвучних екстрактора велике снаге са дугогодишњим искуством, Hielscher је ваш поуздан партнер за софистициране поступке екстракције. Ми саветујемо и помажемо нашим клијентима својим знањем и водимо их од испитивања изводљивости до индустријске инсталације.
Контактирајте нас сада! Радо ћемо са вама разговарати о вашим захтевима за екстракцију!
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Инсталација уређаја Hielscher UIP4000hdT, ултразвучног екстрактора снаге 4kW, за индустријску екстракцију.
Литература / Референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
Ултразвучна екстракција се развила у најефикаснију технику, која је уједно и најједноставнија за коришћење, када је реч о екстракцији биоактивних једињења из биљног материјала. Најистакнутији пример успешне екстракције могла би бити изолација CBD-а и других канабиноида из канабиса.
Ултразвучна екстракција у поређењу са конвенционалним методама екстракције
Потапање у етанол је једноставна метода, али захтева веома много времена, капацитет обраде је ограничен, а трошкови растварача и енергије су високи. Заостали растварач у финалном производу омета остваривање циља да се произведе висококвалитетан екстракт.
Екстракција у затвореном угљоводоничном систему захтева употребу фосилних горива, па се у финалном производу могу наћи канцерогене супстанце као што је бензен.
Системи за екстракцију суперкритичним CO2 имају високе инвестиционе трошкове, као и високу потрошњу енергије. Екстрактори са суперкритичним CO2 захтевају добро обучено особље за руковање јер је рад са системима који користе CO2 под високим притиском опасан. Цурење CO2 може довести до смрти присутних радника услед гушења.
Екстракција водом у критичном стању је еколошки прихватљива алтернатива, која је спора и ослобађа само мали део биоактивних једињења.
Ултразвучна екстракција
Ултразвучна екстракција је техника интензивирања екстракције која се може користити у комбинацији са водом (без растварача) као и са растварачима као што су етанол, смеша етанола и воде, глицерин, метанол, биљна уља или други растварачи по избору. Ултразвучна екстракција поспешује пренос масе, тако да се приноси екстракта од 95–99% могу добити. Соникација се лако може пренети на већи обим и даје висококвалитетне екстракте.
Ултразвучни екстрактор за мали обим обраде, као што је UP400St (400W) може да обради шаржу до 10L за 5–15min (у зависности од параметара процеса као што су сировина (свежа или осушена; пупољци, листови, стабљике), растварач и температура).
Снажни ултразвучни екстрактор UIP2000hdT снаге 2kW може да ради као систем интегрисан у процесну линију. У проточном режиму, UIP2000hdT лако обрађује 200 до 800L/hr (такође у зависности од параметара процеса).
Инвестициони трошкови за ултразвучни процесор ниски су у поређењу са екстрактором са CO2. Такође, трошкови енергије за рад су занемарљиви. Ултразвучни екстрактори су веома безбедни за руковање, лако се чисте и захтевају веома мало одржавања.
Канабис
Биоактивна једињења биљке канабиса (и конопље и марихуане) привукла су велику пажњу у скоријој прошлости. Посебно су за канабиноид канабидиол (CBD) показане бројне здравствене користи, које се крећу од антиканцерогених и противупалних својстава до ублажавања бола и антидепресивних ефеката. Поред канабидиола, биљка канабиса садржи бројне друге канабиноиде, као што су THC (тетрахидроканабинол), канабинол (CBN), канабигерол (CBG), канабихромен (CBC) и канабинодиол (CBND). Канабиноиди су показали огроман терапијски потенцијал и у средишту су бројних истраживања.
Чини се да интеракција различитих канабиноида и других биоактивних једињења, као што су терпени, полифеноли, флавоноиди и алкалоиди, доводи до још већих здравствених користи. Међусобно деловање различитих терпена, различитих канабиноида и других биљних једињења назива се „ефекат пратње“. Захваљујући овим ефектима пратње, екстракти пуног спектра, који се могу успешно добити ултразвучно потпомогнутом екстракцијом (UAE), познати су по изузетним терапијским ефектима.
Терпени канабиса
Терпеноиди су састојци етарских уља који се могу наћи у биљкама. Биљка канабиса је веома богата терпенима. У канабису се терпени стварају у трихомима биљке. Трихоми су сјајни, лепљиви кристали који приањају уз листове и пупољке. Ови трихоми представљају природни одбрамбени механизам биљке канабиса, који је штити од инсеката и животиња. Због свог мириса, терпени делују као репеленти. За нас људе, најуочљивија особина терпена канабиса јесте њихов мирис. Ови терпени доприносе бројним здравственим користима биљке канабиса (конопље и марихуане).
Поред своје ароме и мириса, молекули терпена су моћне биљне супстанце које пружају различите медицинске користи.
И марихуана и конопља из рода Cannabis Sativa садрже изузетно велику количину терпеноида и више од 100 различитих типова ових супстанци.
Сваки терпен има јединствена својства, од умирујућих до оних која подижу расположење. На пример, неролидол има седативно и анксиолитичко дејство, линалол помаже у контроли симптома анксиозности и артритиса, док је мирцен познат по ублажавању хроничног бола. Терпени β-мирцен, Ɣ-пинен и хумулен смањују упалу и имају аналгетичко дејство.
Различити терпени су својствени искључиво канабису, али многи терпени који се налазе у канабису присутни су и у више других биљака. Кариофилен се налази, на пример, у зеленом лиснатом поврћу, хмељу као и у рузмарину и оригану. Лимонен је главни терпен који се налази у цитрусном воћу, као што су лимун и поморанџа.
Ефекат пратње
Сваки терпен је познат по специфичним терапијским ефектима. Међутим, познато је да терпени и друга биљна једињења, као што су полифеноли и флавоноиди, испољавају изузетне синергистичке ефекте, који доводе до побољшане симбиозе између канабиноида. Ова интеракција различитих биоактивних једињења позната је као „ефекат пратње„.
Ефекат пратње повећава биорасположивост терпена и помаже организму да ефикасније апсорбује канабиноиде.
Врсте биоактивних једињења
Број, концентрација и разноврсност биоактивних једињења одређују лековита својства биљног екстракта. Ова биоактивна једињења синтетишу се као секундарни метаболити, који не доприносе расту нити фотосинтези у биљкама. Међутим, она су кључна за опстанак биљака и њихову интеракцију са окружењем. Биљна биоактивна једињења могу се уопштено сврстати у три класе: терпене и терпеноиде, алкалоиде и фенолна једињења. Фенолна једињења су најраспрострањенија група секундарних метаболита у биљном царству и добро су позната и цењена због својих антиоксидативних дејстава. Друга важна класа фенолних једињења мале молекулске масе јесу флавоноиди, који такође испољавају веома снажна антиоксидативна дејства.
Фенолна једињења обухватају фенолне киселине, попут бензоеве и хидроксициметних киселина, флавоноиде, попут флавона и флавонола, лигнане и стилбене. Екстракт пуног спектра (нпр. добијен ултразвучном екстракцијом из канабиса) садржи сва ова различита биљна једињења, која испољавају најшири спектар дејстава на здравље.
Принцип рада ултразвучне екстракције
Ултразвучна екстракција заснива се на акустичним таласима (ултразвуку) који се преносе у течни медијум. Интензивни ултразвучни таласи стварају циклусе високог / ниског притиска. Услед разлика у притиску током простирања ултразвучних таласа кроз течност настају кавитациони мехурићи. Имплозија ових кавитационих мехурића ствара услове високе густине енергије.
Ултразвучна екстракција активних једињења и етарских уља заснива се на принципу акустичне кавитације. Горња слика приказује ефекат колапса кавитационог мехурића и последично ослобађање етарског уља из биљног материјала
извор: Altaf et al. 2018
Услови у близини кавитационих мехурића који имплодирају могу бити екстремни – стварајући температуре до 4500°C и притиске до 100 MPa. Имплозија и настале разлике у притиску доводе до веома великих сила смицања и турбуленције у кавитационој врућој тачки. Комбинација ових фактора – разлика у притиску, температурних разлика и смицања – поспешује пренос масе, а тиме и процесе екстракције. Под дејством интензивних сила ултразвучне кавитације, ћелије (нпр. биљака, бактерија или ткива) се разарају, а унутарћелијски материјал (као што су уља, липиди, протеини и активна једињења) ослобађа се у околни растварач.
Ултразвучна екстракција је стога пожељна метода за интензивирање процеса екстракције.
Ултразвучна екстракција заснива се на акустичној кавитацији и њеним хидродинамичким силама смицања
Ултразвучни екстрактори велике снаге за лабораторијске, пилотске и индустријске размере.