Utrustning för cannabisextraktion – Fördelen med ultraljudsbehandling
Utrustning för ultraljudsextraktion har många fördelar som gör ultraljudsextraktion till den överlägsna extraktionsmetoden för hampa och marijuana. Även om extraktion av bioaktiva föreningar som THC och CBD ur cannabis kan utföras med olika tekniker, erbjuder ultraljudsbehandling många fördelar. Tack vare höga utbyten, extrakt av hög kvalitet, en snabb process, låga investerings- och driftskostnader samt säker och användarvänlig drift är ultraljudsextraktion den föredragna metoden för extraktionsprocesser vid såväl småskalig som industriell produktion av cannabisextrakt.
Fördelar med ultraljudsextraktion av cannabis
Ultraljudsapparater av sondtyp är en typ av extraktionsutrustning som använder ultraljudsvågor för att bryta ned växtmaterial och extrahera önskade föreningar. Denna metod har visat sig överträffa traditionella extraktionsmetoder vid cannabisextraktion av flera skäl:
- Effektivitet: Ultraljudssonder kan extrahera en högre andel av målföreningarna ur växtmaterial än traditionella extraktionsmetoder som lösningsmedelsextraktion eller ångdestillation. Detta beror på att ultraljudssonder använder högfrekventa ljudvågor för att bryta ned växtmaterial på cellnivå, vilket gör det lättare att extrahera de önskade föreningarna.
- Snabb extraktion: Ultraljudssonder kan extrahera målföreningar ur växtmaterial på bara några minuter, medan traditionella extraktionsmetoder kan ta timmar eller till och med dagar. Det innebär att ultraljudssonder kan bearbeta mer material på kortare tid, vilket gör detta till en effektivare extraktionsmetod.
- Fullspektrum: Ultraljudsapparater av sondtyp extraherar hela spektrumet av bioaktiva föreningar. Detta gör det möjligt att med ultraljudssonder producera fullspektrumextrakt, som är kända för sin entourageeffekt, vilken kan vara viktig för medicinska ändamål eller forskningsändamål.
- Säkerhet: Ultraljudssonder anses vara en säkrare extraktionsmetod jämfört med traditionella metoder som lösningsmedelsextraktion, som kan innebära användning av brandfarliga och potentiellt giftiga lösningsmedel, eller superkritiska CO2-extraktorer, som drivs under högt tryck. Ultraljudsbehandling är kompatibel med alla typer av lösningsmedel, inklusive vatten och vattenhaltig etanol, vilket gör den till en säkrare och miljövänligare extraktionsmetod.
Kort sammanfattat har cannabisextraktion med ultraljudssonder flera fördelar jämfört med traditionella extraktionsmetoder, däribland högre effektivitet, snabbhet, selektivitet och säkerhet.
Ultraljudsextraktor UIP2000hdT (2kW) för industriell produktion av helt naturliga, ekologiska cannabisextrakt.
Ultraljudsapparater jämfört med CO2-extraktor för cannabisextraktion
Superkritisk CO2-extraktion är en konventionell metod för produktion av cannabisextrakt. På grund av höga kostnader, säkerhetsproblem och komplicerad drift har ultraljudsapparater dock ersatt många installerade CO2-extraktorer. Läs nedan om de fördelar som gör att ultraljudsbehandling överträffar superkritisk CO2-extraktion.
- Utbyte: Ultraljudsextraktion har visat sig ge högre utbyten av önskade föreningar jämfört med CO2-extraktion. Detta beror på att ultraljudsextraktion kan bryta ned växtmaterial på cellnivå, vilket möjliggör effektivare extraktion av målföreningarna.
- Snabbhet: Ultraljudsextraktion kan slutföras på bara några minuter, medan CO2-extraktion kan ta flera timmar. Det innebär att ultraljudsextraktion är en snabbare metod och kan bearbeta större materialvolymer på kortare tid.
- Selektivitet: Ultraljudsextraktion ger bredspektrumextrakt, som innehåller ett brett spektrum av bioaktiva föreningar. Bredspektrumextrakt uppskattas för sin så kallade entourageeffekt, där ämnen på ett synergistiskt sätt stödjer och förstärker sina specifika effekter. Detta gör ultraljudsextraktion till ett utmärkt alternativ för terapeutiska extrakt och för forskningsändamål.
- Energieffektivitet: Ultraljudsextraktion använder mindre energi än CO2-extraktion, vilket gör den till ett miljövänligare alternativ.
- Utrustningskostnad: Utrustning för ultraljudsextraktion är i allmänhet billigare än utrustning för CO2-extraktion, vilket kan göra den till ett mer tillgängligt alternativ för småskaliga producenter.
- Säkerhet: Ultraljudsextraktion kan utföras utan användning av brandfarliga eller giftiga lösningsmedel. Vatten eller vattenhaltig etanol är de vanligaste lösningsmedlen för cannabisextraktion. CO2-extraktion kräver däremot användning av CO2 under högt tryck. Dessa höga tryck medför risk för CO2-läckage eller utrustningsfel och de därmed förknippade farorna med högt tryck. Därför anses ultraljudsextraktion vara en säkrare metod för både operatörer och miljön.
Ultraljudsextraktion av cannabis – Ultraljudets verkningsprincip vid extraktion
Extraktion med ultraljud bygger på principen om akustisk kavitation. När ultraljud med hög effekt appliceras på vätskor och suspensioner uppstår intensiv kavitation och kraftiga skjuvkrafter. I en suspension av blad, knoppar, blommor, stjälkar och andra växtdelar bryts växtcellerna sönder av ultraljudets skjuvkrafter och de bioaktiva föreningarna, såsom cannabidiol (CBD) och tetrahydrocannabinol (THC), frigörs. Ultraljudsextraktion är väletablerad som en mycket effektiv och tillförlitlig teknik för att isolera bioaktiva växtföreningar. Särskilt vid framställning av cannabisoljor av hög kvalitet har ultraljudsbehandling visat sin styrka genom sitt höga utbyte (större mängd framställt extrakt), sin utmärkta kvalitet (fullspektrum) och sin korta bearbetningstid. Applicering av ultraljudsvågor är en mekanisk behandling som är giftfri, säker och miljövänlig.
Ultraljudsextraktion av cannabis i en sats om 120L med UIP2000hdT och omrörare
- Högre utbyte
- Hög kvalitet
- Ingen termisk nedbrytning
- Snabb extraktion
- Enkel och säker drift
- Miljövänlig extraktion
En överblick – Fördelarna med Hielschers ultraljudsextraktorer
Effektivitet
- Högre utbyten
- Snabb extraktionsprocess – inom några minuter
- Extrakt av hög kvalitet – skonsam, icke-termisk extraktion
- Miljövänliga lösningsmedel (vatten, etanol, glycerin, vegetabiliska oljor osv.)
Enkelhet
- Anslut och kör – installera och ta i drift inom några minuter
- Hög genomströmningskapacitet – för storskalig extraktproduktion
- Satsvis eller kontinuerlig inline-drift
- Enkel installation och driftsättning
- Bärbar / flyttbar – bärbara enheter eller enheter monterade på hjul
- Linjär uppskalning – lägg till ytterligare ett ultraljudssystem parallellt för att öka kapaciteten
- Fjärrövervakning och fjärrstyrning – via PC, smarttelefon eller surfplatta
- Ingen processövervakning krävs – installera och kör
- Hög prestanda – utformad för kontinuerlig produktion dygnet runt, alla dagar i veckan
- Robusthet och lågt underhållsbehov
- Hög kvalitet – konstruerad och tillverkad i Tyskland
- Snabb påfyllning och tömning mellan satser
- Lätt att rengöra
Säkerhet
- Enkel och säker att använda
- Extraktion utan eller med lösningsmedel (vatten, etanol, vegetabiliska oljor, glycerin osv.)
- Inga höga tryck eller temperaturer
- ATEX-certifierade explosionssäkra system finns tillgängliga
- Lätt att styra (även via fjärrstyrning)
UP400St Ultraljudsextraktion av växtmaterial såsom cannabis i en sats om 8L
Ultraljudsutrustning för cannabisextraktion
Hielscher Ultrasonic är din pålitliga partner när det gäller högpresterande ultraljudsutrustning för extraktion av cannabis och annat växtmaterial. Med otaliga installationer världen över är Hielschers ultraljudsextraktorer välkända för sin höga extraktionshastighet, tillförlitlighet och robusthet.
Från mindre, kompakta bänkmodeller som UP400St (400W) till världens kraftfullaste UIP16000hdT täcker Hielscher hela utbudet av utrustning för ultraljudsextraktion. Detta gör att vi kan rekommendera den ultraljudsextraktor som passar bäst för dina processkrav.
Konstruktion, tillverkning och rådgivning – Kvalitet tillverkad i Tyskland
Hielschers ultraljudsapparater är välkända för sina allra högsta kvalitets- och designstandarder. Robusthet och enkel användning gör det möjligt att smidigt integrera våra ultraljudsapparater i industrianläggningar. Hielschers ultraljudsapparater klarar utan svårighet tuffa förhållanden och krävande miljöer.
Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och hög användarvänlighet. Självklart är Hielschers ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet:
| Satsvolym | Flödeshastighet | Rekommenderade apparater |
|---|---|---|
| 1 till 500mL | – | UP100H |
| 10 till 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 till 300L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 till 100L/min | UIP16000 |
| – | högre | kluster av UIP16000 |
Värt att veta
Översikt och jämförelse av de vanligaste metoderna för cannabisextraktion
Ultraljudsextraktion
Produkt: Ultraljudsextraktion ger ett fullspektrumextrakt av hög kvalitet. Råextraktet raffineras genom filtrering, destillation och/eller vinterisering.
Utrustningskostnad: från ca US$5 000 upp till flera gånger US$100 000 beroende på kapacitet och konfiguration
Driftupplägg: satsvis/i fat eller i kontinuerlig inline-drift
Tekniska färdigheter: enkel och säker att hantera och använda
Lösningsmedel: alla typer av lösningsmedel kan användas, såsom vatten, vatten–alkoholblandning, isopropylalkohol, hexan, etanol, metanol, butan, vegetabiliska oljor (olivolja kokosolja), glycerin osv.
Målföreningar: fullständigt spektrum (alla tillgängliga cannabinoider och terpener)
Huvudsakliga fördelar: högt utbyte, enkel att använda, låg kostnad, enkel uppskalning till industriell produktion
Lösningsmedelsextraktion (alkohol, etanol)
Produkt: vanligtvis ett råextrakt som kräver ytterligare raffinering, såsom vinterisering eller filtrering. Vanligen raffineras etanolextraktet ytterligare genom destillation efter vinterisering och filtrering.
Utrustningskostnad: mellan $5 000 och flera miljoner beroende på storlek, funktioner eller automatiseringsmöjligheter.
Tekniska färdigheter: utbildning i grundläggande kemi/måttlig kompetensnivå.
Målföreningar: alla tillgängliga cannabinoider, det resulterande extraktet innehåller små mängder monoterpener.
CO2 extraktion
Produkt: råextrakt som kräver ytterligare raffinering, såsom vinterisering eller filtrering
Utrustningskostnad: mellan $100 000 och flera miljoner USD, beroende på storlek, funktioner eller automatisering
Tekniska färdigheter: utbildning i hantering av flytande CO2 (system under högt tryck – säkerhet)
Målföreningar: cannabinoider med endast små mängder monoterpener
Kolväteextraktion
Produkt: shatter, budder, vax, HTFSE, HCFSE eller råextrakt för destillation, eller terpener som ska tillsättas till destillatet
Utrustningskostnad: $5 000 till $100 000 beroende på storlek och funktioner
Tekniska färdigheter: utbildning i kemi och säkerhet (användning av brandfarliga vätskor, flytande butan)
Målföreningar: alla cannabinoider
Användning av ultraljudsvågor för extraktion
När högpresterande ultraljud tillförs vätskesystem (inklusive suspensioner och viskösa pastor) uppstår akustisk kavitation. Akustisk kavitation beskriver fenomenet där kavitationsbubblor bildas, växer och slutligen imploderar. Under ultraljudsvågornas utbredning oscillerar vakuumbubblorna, växer och kollapsar när bubblan inte kan absorbera mer energi. Bubblans implosion skapar lokalt extrema förhållanden med mycket höga temperaturer, tryck, uppvärmnings- och kylningshastigheter samt tryckskillnader och vätskestrålar. De extrema förhållandena ger upphov till termiska, mekaniska och kemiska effekter. Cellupplösningen och frisättningen av bioaktiva föreningar (= extraktion) är en mekanisk effekt som är mycket verkningsfull och effektiv.
Akustisk kavitation, som genereras av högintensivt, lågfrekvent ultraljud, skapar intensiva skjuvkrafter och lokalt förekommande stora tryck- och temperaturskillnader, som ger den påverkan som krävs för cellsönderdelning, intensiv blandning och massöverföring. Dessa ultraljudsinducerade skjuvkrafter används framgångsrikt för cannabisextraktion.
Tack vare sitt överlägsna extraktutbyte, sin höga extraktionshastighet, sin processhastighet samt enkel och säker drift används ultraljudsextraktion framgångsrikt för extraktion av många olika växtämnen.
Kraftfulla ultraljudsvågor bryter sönder cellmatrisen i biologiska strukturer och frigör de bioaktiva ämnena. Massöverföringen mellan växtmaterialet och lösningsmedlet intensifieras. Tack vare dessa mekanismer är ultraljudsextraktion mycket effektiv för cannabisextraktion.
Framträdande exempel på ultraljudsextraktion är cannabis (cannabinoider och cannabisolja från marijuana och hampa), kurkumin, peppar, saffran, kaffe, bittergurka, olivolja, avokadoolja, henna, ayurvediska örter, ingefära, te, och andra medicinalväxter.
Dekarboxylering
Dekarboxylering är ett viktigt steg för effektiv framställning av de huvudsakliga bioaktiva ämnena i cannabis, såsom Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), cannabidiol (CBD) och cannabigerol (CBG). Dekarboxylering, även kallad ”aktivering” eller ”decarbing”, används som förbehandling för att öka halten THC (delta9-tetrahydrocannabinol) i växtmaterialet. Kemiskt sett är dekarboxylering en reaktion där en karboxylgrupp (-COOH) avlägsnas och koldioxid (CO2) frigörs. För att öka THC-halten i cannabisväxtmaterialet används processteget dekarboxylering. Genom dekarboxylering kan mängden icke-psykoaktiv Δ9-tetrahydrocannabinolsyra (THCA) omvandlas till psykoaktivt THC. Δ9-tetrahydrocannabinolsyra dekarboxyleras vid upphettning (till cirka 105°C / 220°F i 30 min. för torrt material, upp till 90min. för fuktigt växtmaterial) och omvandlas då till det psykoaktiva ämnet Δ9-tetrahydrocannabinol.
På liknande sätt kan CBD-A-rikt cannabisväxtmaterial dekarboxyleras genom värmebehandling och därigenom omvandlas till CBD. Vid vinterisering av växtmaterial värms torkat, hackat växtmaterial till cirka 160°C / 320°F i 30–60min. för att inleda dekarboxyleringen.
Dekarboxyleringstemperaturer för cannabinoider:
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
Efterföljande processer – filtrering och destillation
Efter ultraljudsextraktionen måste cannabispartiklarna filtreras bort från vätskan. Därför silas cannabissuspensionen genom ett filter, såsom ett nätfilter (t.ex. en filterstrumpa), eller med hjälp av en filterpress. Den resulterande moderluten av lösningsmedel (t.ex. etanol) och cannabisextrakt koncentreras sedan genom att etanolen avskiljs. Typisk destillationsutrustning för avlägsnande av lösningsmedel är rotationsindunstare eller vakuumdestillationssystem.
En rotationsindunstare (i vardagligt tal roto-vap) används ofta för att avskilja lösningsmedel såsom etanol från cannabis och därigenom framställa en raffinerad cannabisolja. Reglerad temperatur och enkel hantering gör rotationsindunstaren till den dominerande destillationsutrustningen inom cannabisindustrin.
Vakuumdestillation används främst för att isolera CBD för farmaceutisk och medicinsk användning, där det är nödvändigt att avlägsna terpener och/eller THC. Eftersom terpener, THC och CBD har höga kokpunkter (mellan 160–250°C / 310–482°F) skulle destillation vid atmosfärstryck kräva behandling vid hög temperatur, vilket medför termisk nedbrytning av de värmekänsliga cannabinoiderna. Dessutom initierar exponering för syre oxidativa reaktioner, vilket påverkar cannabinoidernas kvalitet negativt. Genom att använda vakuum sänks kokpunkterna. Dessutom avlägsnas syre när vakuum används. Därigenom minskar destillation under vakuum den termiska och oxidativa nedbrytningen av extrakten.
Vinterisering
Vinterisering är processen där växtlipider, fetter och vaxer avlägsnas genom tvättning med alkohol för att separera cannabinoider och terpener från oönskade ämnen, såsom växtvaxer, fetter och klorofyll. Vid vinterisering blandas den extraherade cannabisoljan med etanol och kyls till temperaturer under -20°C / -6°F. Vid dessa låga temperaturer fälls lipider, fetter och vaxer ut och kan avlägsnas.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från laboratoriestorlek till industriell storlek.