Kristallisation av cannabinoider med ultraljudsbehandling
Kristallisation är ett nödvändigt processteg för att framställa kristallint CBD-isolat. Ultraljudsbaserad nanokristallisation (sonokristallisation) används i stor utsträckning för att framställa kristallina isolat såsom CBD-isolat ur en övermättad lösning. Med högeffektiva ultraljudsvågor främjar intensiv omrörning bildningen av felfria CBD-kristaller. Ultraljudskristallisation är en exakt styrbar, mycket effektiv och snabb metod för framställning av kristallint CDB-isolat.
Ultraljudskristallisation av CBD
Kristallisation av CBD-isolat är en utfällningsprocess där fast CBD bildas i ett lösningsmedel. För att kristallisera CBD måste det lösta ämnet (dvs. destillerad CBD-olja) lösas i ett lösningsmedel så att en övermättad lösning bildas. Ultraljudsvågor fungerar som ett yttre stimulus som initierar bildningen av kristallkärnor (kärnbildning) och bidrar till att främja och styra kristalltillväxten.
Vanligt förekommande lösningsmedel: pentan eller heptan.
Hur främjar ultraljudsbehandling kristallisation av CBD?
Ultraljudsbehandling är en mycket effektiv omrörningsmetod som ger en homogen, övermättad lösning av CBD-extraktet i ett lösningsmedel. Under den intensiva ultraljudsomrörningen av den övermättade lösningen kan kristallkärnor bildas, vilka sedan fungerar som tillväxtpunkter för CDB-kristallerna. Ultraljudsomrörning intensifierar masstransporten mellan de ursprungliga kristallkärnorna och den övermättade lösningen, så att kristallerna växer snabbt och jämnt. Detta innebär att ultraljudsbehandling är en mycket effektiv teknik för att främja och styra framställningen av CBD-kristaller.
Reaktor med ultraljudsapparaten UIP2000hdT för sonokristallisation av cannabinoider
Vad forskningen säger
”När ultraljud appliceras på en lösning för kristallisation kan det påverka de kristallina produkternas egenskaper avsevärt. Ultraljudsbestrålning minskar induktionstiden och den metastabila zonen och ökar kärnbildningshastigheten. På grund av dessa effekter ger den i allmänhet mindre kristaller med en snävare storleksfördelning jämfört med konventionell kristallisation. Ultraljudsbestrålning kan också orsaka fragmentering av befintliga kristaller till följd av kollisioner mellan kristaller eller sonofragmentering.” [Kim and Suslick, 2018]
Kristallisation av cannabinoider under omrörning
Ultraljudskristallisation (även kallad sonokristallisation) är en form av kontrollerad kristallisation under omrörning som överträffar konventionella utfällningstekniker genom snabb kristallbildning till följd av intensiv ultraljudsomrörning. Ultraljudsomrörningen och blandningen tillför starka kinetiska krafter till blandningen av CBD-extrakt och lösningsmedel. Därigenom bildas en övermättad lösning där ultraljudsomrörningen därefter främjar masstransporten, vilket ökar kristallisationshastigheten. Ultraljudskristallisation är en snabb process som kan styras exakt. Detta möjliggör tillväxt av kristaller med enhetlig storlek och en genomgående hög produktkvalitet. Genom justering av ultraljudsbehandlingens parametrar möjliggör ultraljudskristallisation bildning av enhetliga kristaller i mikro- eller nanostorlek. Odla kristaller till skräddarsydd storlek genom att tillämpa etablerade processparametrar. Genom sonokristallisation blir det möjligt att fälla ut kristaller i nanostorlek, vilka erbjuder överlägsen biotillgänglighet och uppskattas av kunder för högre effektivitet och uttalade hälsofördelar. Den exakta kontrollen över sonokristallisationens parametrar ger upprepbara/reproducerbara resultat. Dessutom kan ultraljudskristallisation av cannabinoider skalas upp helt linjärt till valfri produktionsvolym. Eftersom ultraljudskristallisation ger CBD-isolat av hög kvalitet reduceras efterföljande processer såsom rening till ett minimum.
Enheten UP200St kan integreras i kemiska reaktorer med omrörning för att påskynda och förbättra kristallisationen.
- Kristallisation under omrörning
- Samkristallisation
- Antisolventkristallisation
- Kylkristallisation
- Smältkristallisation
- Reaktiv kristallisation / utfällning
Ultraljudskristallisatorer för produktion av CBD-isolat
Hielscher Ultrasonics är din partner med mångårig erfarenhet av högpresterande kristallisationsprocesser med ultraljud. Hielscher Ultrasonics levererar ett brett sortiment av utrustning för ultraljudskristallisation för satsvis och kontinuerlig inlinebearbetning. Utrustning från Hielscher Ultrasonics är installerad i anläggningar för livsmedels- och läkemedelstillverkning över hela världen och uppfyller de högsta kvalitetsstandarderna. Hielschers system för ultraljudskristallisation lämpar sig för processtandardisering, genomgående hög produktkvalitet och god tillverkningssed (GMP) och ligger i linje med dina mål om överlägsna produktionsstandarder.
- Kristaller i mikro- och nanostorlek (justerbart)
- Hög effektivitet
- Exakt kontrollerad kristalltillväxt
- Enhetlig kristalltillväxt
- Felfri form
- Process med en enda passage / i ett enda reaktionskärl
- Repeterbara, reproducerbara resultat
- Enkel och säker att använda
Höga amplituder för sonokristallisation
Ultraljudsbehandling med ultraljudsvågor med hög amplitud minskade induktionstiden mer än ultraljudsbehandling med vågor med låg amplitud. [Kim and Suslick, 2018] Behandling med högeffektsultraljud vid höga amplituder genererar genomgående intensiv mikroturbulens, skjuvkrafter och omrörning. Dessa mikro- och makrorörelser i den övermättade suspensionen leder till förbättrad massöverföring och därmed ökad kristallisationshastighet. Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift 24/7. För ännu högre amplituder finns kundanpassade ultraljudssonotroder tillgängliga.
All utrustning är byggd för användning 24/7/365 under full belastning, och dess robusthet och tillförlitlighet gör den till arbetshästen i din sonokristallisationsprocess. Detta gör Hielschers ultraljudsutrustning till ett tillförlitligt arbetsredskap som uppfyller dina krav på sonokristallisation.
Exakt reglerbara amplituder för överlägsen kristallisation
Alla Hielschers ultraljudsprocessorer kan regleras exakt och är därmed tillförlitliga arbetshästar inom forskning och utveckling samt produktion. Amplituden är en av de avgörande processparametrarna som påverkar sonokristallisationens verkningsgrad och effektivitet. Alla processorer från Hielscher Ultrasonics möjliggör exakt inställning av amplituden. Hielschers industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder och den ultraljudsintensitet som krävs för krävande tillämpningar. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift 24/7.
Exakta amplitudinställningar och ständig övervakning av ultraljudsprocessens parametrar via smart programvara ger dig möjlighet att påverka sonokristallisationsreaktionen exakt. Under varje ultraljudsbehandling registreras alla ultraljudsparametrar automatiskt på ett inbyggt SD-kort, så att varje körning kan utvärderas och kontrolleras. Optimal ultraljudsbehandling för effektivast möjliga sonokristallisation!
Temperaturreglerad ultraljudsbehandling
Vid kristallisationsprocesser för cannabinoider är temperaturen en avgörande processparameter som påverkar CBD-kristallernas kvalitet och processens resultat. Hielschers sonokristallisationsreaktorer är utrustade med en kylmantel för att hålla processtemperaturen inom intervallet. Dessutom har våra sonokristallisationssystem intelligent programvara som övervakar processtemperaturen via en anslutningsbar temperatursensor. I den användarvänliga menyn kan användaren ställa in en övre och en nedre temperaturgräns. Så snart processtemperaturen överskrider det inställda temperaturintervallet pausar ultraljudsapparaten tills temperaturen åter ligger inom det förinställda ∆T. Detta ger dig exakt kontroll över den viktiga processparametern ”temperatur” vid kristallisation.
MultiPhaseCavitator för enhetliga kristaller
MultiPhaseCavitator MPC48 är en unik insats för flödesceller med 48 kanyler som injicerar den andra fasen (dvs. CBD-destillatet) direkt i kavitationens hetzon. Därigenom bildar en mycket homogen blandning av CBD-destillat och lösningsmedel den övermättade lösning i vilken CBD-kristallernas kärnor kommer att bildas. Exponeringen i ultraljudsreaktorn möjliggör exakt reglerbar kärnbildning och kristalltillväxt. MultiPhaseCavitator gör kristallisationsprocesser mycket effektiva och möjliggör genom den exakta regleringen standardisering av processen. En mycket standardiserad tillverkningsprocess ingår i god tillverkningssed (GMP) och bidrar till att kontinuerligt framställa produkter av högsta kvalitet.
Ultraljudsreaktor med MultiPhaseCavitator för förbättrad sonokristallisation
Högsta kvalitet – konstruerad och tillverkad i Tyskland
Som ett familjeägt och familjedrivet företag prioriterar Hielscher högsta kvalitetsstandarder för sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater konstrueras, tillverkas och testas grundligt vid vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin i Tyskland. Robustheten och tillförlitligheten hos Hielschers ultraljudsutrustning gör den till en arbetshäst i din produktion. Drift dygnet runt (24/7) under full belastning och i krävande miljöer är en naturlig egenskap hos Hielschers högpresterande ultraljudssonder och reaktorer.
Kontakta oss nu och berätta om dina krav på sonokristallisation! Vi rekommenderar den ultraljudskristallisator och reaktorkonfiguration som passar dig bäst!
Kontakta oss! / Fråga oss!
Litteratur / referenser
- Kim, Hyo Na; Suslick, Kenneth (2018): The Effect of Ultrasound on Crystals – Sonocrystallization and Sonofragmentation. Crystals 2018, 8, 28.
- Gielen, Bjorn; Jordens, Jeroen; Thomassen, Leen C. J.; Braeken, Leen; Van Gerven, Tom (2017): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 7, 40. 2017.
- Antunes, ABD; De Geest, BG; Vervaet, C.; Remon, JP (2013): Solvent-free drug crystal engineering for drug nano- and micro suspensions. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 48(1-2), 2013. 121-129.
- R. McKee, E. Frank, J. Heath, D. Owen, R. Przygoda, G. Trimmer, F. Whitman (1998): Toxicology of n-pentane (CAS no. 109-66-0). Journal of Applied Toxicolicology Nov-Dec 1998;18(6):431-42.
Fakta värda att känna till
Pentan som lösningsmedel
n-Pentan (CAS-nr 109-6-0) är ett kolvätelösningsmedel som vanligen används för kristallisation av cannabinoider såsom CBD.
”n-pentan var inte akut toxiskt vid oral exponering eller inandning, irriterade inte hud eller ögon och framkallade inte hudsensibilisering. Det uppvisade ingen kumulativ toxicitet vid nivåer upp till 20 000 mg m(-3), vilket är ungefär hälften av den undre explosionsgränsen och den högsta nivå som ansågs säker att testa. Det framkallade inte utvecklingstoxicitet och var inte mutagent. Utifrån denna och annan befintlig information dras slutsatsen att n-pentan inte behöver klassificeras med avseende på potentiella toxiska faror (enligt definitionen i bilaga VI till EU:s direktiv om farliga ämnen, 1993), även om de fysikaliska egenskaperna visar att det vore lämpligt att varna för risken för aspiration. Vidare finns det ingen anledning att sänka de nuvarande rekommendationerna för yrkesmässig exponering. Slutligen, även om det finns vissa säkerhetsproblem förknippade med n-pentans brandfarlighet, tyder avsaknaden av påvisbar toxicitet vid höga behandlingsnivåer på att risken för negativa hälsoeffekter är minimal för alla befolkningsgrupper.” (McKee et al. 1998)
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning, dispergering, emulgering och extraktion i laboratorie-, pilot- och industriell skala.