Snabb och enkel ultraljudsextraktion av cannabis
Extrahera cannabinoider, terpener och andra värdefulla cannabisföreningar snabbare med Hielschers system för ultraljudsextraktion. Högeffektsultraljud intensifierar massöverföringen, bryter upp växtceller och hjälper till att effektivt frigöra aktiva föreningar i det lösningsmedel du väljer – från etanol och ätliga oljor till specialiserade extraktionsmedier.
Utrustning för ultraljudsextraktion av cannabis för högre utbyten och snabbare bearbetning
Oavsett om du utvecklar ett laboratorieprotokoll, validerar en pilotprocess eller skalar upp till industriell produktion ger Hielschers ultraljudsapparater dig exakt kontroll över amplitud, temperatur, tryck, uppehållstid och lösningsmedelsförhållanden. Detta gör ultraljudsextraktion till ett tillförlitligt val för reproducerbara cannabis- och hampaextrakt med korta bearbetningstider och skalbar genomströmningskapacitet.
Därför väljer producenter ultraljudsextraktion från Hielscher:
- Snabbare extraktion av cannabinoider och terpener
- Hög extraktionseffektivitet och reproducerbar produktkvalitet
- Skonsam, icke-termisk bearbetning av värmekänsliga föreningar
- Kompatibel med vanliga extraktionslösningsmedel, inklusive etanol och bäraroljor
- Enkel uppskalning från laboratorieförsök till fullskalig industriell produktion
- Processrådgivning, genomförbarhetstester och installationsstöd från Hielschers ingenjörer
Berätta för oss vilken råvara, vilket lösningsmedel, vilken satsstorlek eller flödeshastighet och vilket målextrakt du har. Vi rekommenderar en lämplig ultraljudskonfiguration och processparametrar för din tillämpning.
Sonikator UP400St för extraktion av cannabis
| Metod | Utmaningar och betänkligheter | Fördelar med ultraljudsextraktion |
|---|---|---|
| Maceration | Lång bearbetningstid | Snabbare massöverföring och kortare extraktionstid |
| Soxhlet | Värmeexponering och lösningsmedelsbehov | Skonsammare extraktion vid lägre temperatur |
| Superkritisk CO₂ | Investeringskostnad och begränsningar i genomströmningskapaciteten | Kan kombineras eller eftermonteras för att förbättra extraktionen |
| Etanolextraktion | Utbyte, hastighet, bevarande av terpener | Bättre cellsönderdelning och reproducerbara parametrar |
Hielschers ultraljudsapparater för extraktion av cannabis – vetenskapligt bevisad effektivitet!
Casiraghi och kollegor vid universitetet i Milano i Italien jämförde tre metoder för cannabisextraktion: ultraljudsextraktion, Soxhletextraktion och maceration.
Studien syftade till att undersöka hur effektiv ultraljudsextraktion är för att extrahera cannabinoider från cannabis sativa och att jämföra den med andra extraktionsmetoder, såsom Soxhletextraktion och maceration.
Forskarna använde Hielschers ultraljudsprocessor UP200Ht (se bilden till vänster) för extraktionsprocessen och fann att den ultraljudsassisterade extraktionsmetoden var effektivare för att extrahera cannabinoider än de två andra metoderna. Ultraljudsextraktionen var också snabbare, effektivare och mindre arbetskrävande än de andra metoderna.
Extraktionen utfördes med olivolja som lösningsmedel. Växtmaterialet tillsattes till lösningsmedlet och ultraljudsbehandlades i 10 minuter vid 60% amplitud med ultraljudsapparaten UP200Ht.
Efter ultraljudsbehandlingen filtrerades extraktet och lösningsmedlet indunstades under reducerat tryck för att erhålla ett koncentrerat extrakt. Extraktet analyserades därefter med avseende på cannabinoidhalt med högpresterande vätskekromatografi (HPLC).
Sammantaget visade studiens resultat att ultraljudsextraktion av cannabinoiderna CBD och THC i olivolja är en effektiv metod för att extrahera cannabinoider från växtmaterial av Cannabis sativa, med höga utbyten och hög renhet.
En av fördelarna med ultraljudsextraktion med UP200Ht är att den kan ge högre utbyten av cannabinoider på kortare tid än traditionella extraktionsmetoder. Forskarna noterade också att ultraljudsextraktion var en miljövänligare metod jämfört med andra extraktionsmetoder, eftersom den kräver mindre lösningsmedel och energi. Dessutom kan ultraljudsextraktion enkelt skalas upp för industriell produktion, vilket gör den till en lovande metod för storskalig produktion av CBD-extrakt.
Sammanfattningsvis tyder studien på att ultraljudsextraktion med UP200Ht är en lovande metod för extraktion av cannabinoider från cannabis sativa för medicinska ändamål.
Ultraljudsextraktion är en mycket effektiv metod för att extrahera cannabinoider som CBD och THC. Olivolja användes som lösningsmedel och ultraljudsextraktionen utfördes med UP200ST.
(bild och studie: © Casiraghi et al., 2022)
Industriell ultraljudsapparat UIP2000hdT med omrörare i ett fat för storskalig cannabisextraktion
Ultraljudsbehandling och extraktionsbetingelser
Hielschers ultraljudsextraktorer ger dig full kontroll över alla relevanta processparametrar, inklusive amplitud, ultraljudsbehandlingstid, tryck, temperatur, flödeshastighet och lösningsmedelssammansättning. Detta gör att du kan optimera extraktionsprocessen med avseende på utbyte, extraktprofil, genomströmning och krav på efterföljande bearbetning.
Ultraljudsbehandling av cannabis
Den ultraljudsassisterade extraktionen bygger på upprepade högtrycks- och lågtryckscykler. Dessa växlande högtrycks- och lågtryckscykler, som upprepas 20 000 gånger per sekund under ultraljudsbehandlingen, skapar intensiva skjuvkrafter och vätskestrålar. Denna extrema belastning övervinner membranets selektivitet, perforerar och bryter sönder cellväggen och leder till hög massöverföring mellan cellens inre och det omgivande lösningsmedlet. Med ultraljudsextraktion kan högre utbyten och kortare extraktionstider uppnås. Eftersom ultraljudsextraktion är en reproducerbar process kan extraktionsresultaten upprepas för att ge en standardiserad extraktkvalitet.
Hielschers ultraljudsextraktorer ger dig full kontroll över de viktiga extraktionsparametrarna. Genom att justera amplitud, behandlingstid, tryck och vätskesammansättning kan extraktionsprocessens resultat styras exakt och reproduceras.
Lösningsmedel för cannabisextraktion
Ultraljudsextraktion är kompatibel med alla vanliga lösningsmedel, vilket gör att du kan använda valfritt lösningsmedel, såsom vatten, lösningsmedel och oljor (t.ex. H2O, CO2, etanol, metanol, butan, propan, olivolja, kokosolja etc.).
Vanliga lösningsmedel och extraktionsmedier omfattar:
För produkter som tas via munnen föredras ofta livsmedelsgodkända lösningsmedel och bäraroljor. För analytiska tester och kvalitetskontroll kan laboratorielösningsmedel användas. För industriell extraktion av cannabinoider är etanol och CO2-baserade processer vanliga val. Ultraljudsbehandling kan förbättra massöverföringen i många av dessa lösningsmedelssystem och kan därför bidra till att minska extraktionstiden, förbättra extraktionseffektiviteten eller stödja processstandardisering.
Extraktionstemperatur
För många extraktionsprocesser för växtmaterial uppnås effektiv ultraljudsextraktion vid processtemperaturer mellan 0°C och 60°C. Lägre temperaturer kan bidra till att bevara flyktiga aromämnen och temperaturkänsliga beståndsdelar, medan måttliga temperaturer kan förbättra lösligheten och extraktionshastigheten. Den idealiska temperaturen beror på lösningsmedlet, biomassan, målämnena och slutproduktens specifikationer.
Hielschers ultraljudssystem kan integreras med kylmantlar, värmeväxlare och temperaturreglerade reaktorer för att hålla extraktionsprocessen inom det önskade temperaturintervallet.
Kombinerade extraktionsmetoder – synergier
Eftermontering av en ultraljudsapparat i en befintlig anläggning för cannabisextraktion kan bidra till att förbättra extraktionsprestandan, öka genomströmningen, minska extraktionstiden eller göra processen mer reproducerbar.
Ultraljudsextraktionen kan enkelt kombineras med tryck, värme, superkritiska extraktionsförhållanden eller en Soxhlet-extraktor för att förbättra resultaten och/eller anpassa extraktionsuppställningen till specifika krav. Eftermontering av en ultraljudsapparat i en befintlig anläggning för cannabisextraktion är av särskilt intresse om en befintlig extraktionsmetod inte ger önskad prestanda och produktionsmängd.
Befintliga extraktionsmaskiner kan enkelt uppgraderas genom att en ultraljudsextraktor införs. Vi hjälper dig gärna med processutvärdering, val av utrustning, installationskoncept och integration i dina befintliga produktionslinjer.
Läs mer om superkritisk CO2-extraktion som förbättras med ultraljud!
Användningsområden för ultraljudsextraktion av cannabis
Precis processtyrning och linjär skalbarhet gör det möjligt att överföra extraktionsparametrar från laboratorieförsök till pilotproduktion och fullskalig tillverkning. Detta gör att producenter kan utveckla en tillförlitlig extraktionsmetod, validera den i mindre skala och skala upp med tillförsikt.
Cannabinoider, terpener och andra aktiva beståndsdelar i cannabisväxten extraheras för många olika ändamål. Ultraljudsextraktion är en beprövad metod för att framställa extrakt från cannabisväxten för
- medicinsk/ farmaceutisk produktion
- cannabisprodukter för rekreationsbruk
- produktion av nutraceutiska produkter och livsmedel
- användning inför efterföljande bearbetning, t.ex. nanoemulgering
- analys av drogers styrka
- forensisk/kemisk analys
Ultraljudsextraktorer – för liten och stor skala
Hielscher Ultrasonics är din partner för högpresterande utrustning för ultraljudsextraktion. Oavsett om du vill producera mindre satser av högkvalitativa CBD-extrakt för ditt exklusiva småskaliga varumärke eller bearbeta stora mängder hampa eller marijuana i industriell skala – Hielscher Ultrasonics har den idealiska utrustningen för ultraljudsextraktion för dig!
Linjär skalbarhet och precis processtyrning möjliggör tillförlitliga resultat i alla skalor. Läs mer om uppskalning av ultraljudsextraktionsprocesser!
Vi hjälper dig: Vår tjänst för rådgivning och processoptimering
Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av ultraljudsbehandling och en djupgående förståelse för extraktionsprocesser med ultraljud. Vi hjälper dig med rekommendationer om den ultraljudsapparat som är bäst lämpad för din process och lär dig hur du använder våra apparater så effektivt som möjligt. Våra ingenjörer står till förfogande för installationsservice över hela världen.
I vårt fullt utrustade processlaboratorium för ultraljud i Tyskland kan vårt team av processingenjörer och kemister utveckla och optimera din process åt dig eller tillsammans med dig.
- kort extraktionstid
- hög extraktionshastighet
- mer fullständig extraktion
- skonsam, icke-termisk behandling
- enkel integration och säker drift
- inga farliga / giftiga kemikalier, inga föroreningar
- låg kostnad
- energieffektiv
- grön extraktion: miljövänlig
Vad är ultraljudsextraktion av cannabis?
Ultraljudsextraktion av cannabis är en extraktionsmetod som använder högeffektsultraljud för att frigöra cannabinoider, terpener och andra bioaktiva föreningar från växtmaterial av cannabis eller hampa. Ultraljudskavitation skapar intensiva skjuvkrafter i vätskan som bryter sönder växtceller och förbättrar massöverföringen mellan växtmaterialet och lösningsmedlet.
Hur förbättrar ultraljud extraktionen av cannabinoider?
Ultraljud förbättrar extraktionen av cannabinoider genom att bryta sönder cellväggar, öka lösningsmedlets inträngning och påskynda frisättningen av föreningar från växtmatrisen. Detta kan förkorta extraktionstiden och förbättra extraktionseffektiviteten jämfört med långsamma passiva metoder som maceration.
Vilka cannabinoider kan extraheras med ultraljudsextraktion?
Ultraljudsextraktion kan användas för att extrahera cannabinoider som CBD, THC, THCA, CBDA, CBG och andra föreningar som finns i biomassa från cannabis eller hampa. Den slutliga cannabinoidprofilen beror på växtmaterialet, lösningsmedlet, temperaturen, extraktionstiden och förhållandena vid efterföljande bearbetning.
Kan ultraljudsextraktion bevara terpener?
Ja, ultraljudsextraktion kan utföras vid låga och kontrollerade temperaturer, vilket är användbart vid bearbetning av värmekänsliga föreningar som terpener. Temperaturkontroll, korta extraktionstider och lämpligt val av lösningsmedel hjälper till att skydda flyktiga och känsliga komponenter i extraktet.
Vilka lösningsmedel kan användas för ultraljudsextraktion av cannabis?
Ultraljudsextraktion av cannabis är kompatibel med många vanliga extraktionsmedier, inklusive etanol, vatten–etanolblandningar, ätliga oljor som olivolja eller kokosolja och andra processpecifika lösningsmedel. Det bästa lösningsmedlet beror på den avsedda produkten, myndighetskraven, den efterföljande bearbetningen och målföreningarna.
Är ultraljudsextraktion lämplig för extraktion av cannabis med etanol?
Ja, etanol används ofta vid ultraljudsextraktion av cannabis. Ultraljudsbehandling kan intensifiera etanolextraktionen genom att förbättra kontakten mellan lösningsmedlet och växtmaterialet, minska extraktionstiden och bidra till reproducerbara processförhållanden.
Kan ultraljudsextraktion av cannabis användas med bäraroljor?
Ja, cannabinoider kan extraheras till bäraroljor som olivolja eller kokosolja. Detta kan vara användbart för formuleringar där oljan fungerar direkt som extraktionsmedium eller som en del av den slutliga produktformuleringen.
Är ultraljudsextraktion av cannabis en termisk process?
Nej. Ultraljudsextraktion betraktas som en skonsam, icke-termisk extraktionsmetod. Även om processtemperaturen fortfarande måste övervakas och kontrolleras är extraktionseffekten främst mekanisk: kavitation, skjuvkrafter, sönderdelning av partiklar och förbättrad massöverföring.
Hur lång tid tar ultraljudsextraktion av cannabis?
Extraktionstiden beror på växtmaterialet, partikelstorleken, lösningsmedlet, temperaturen, halten fasta ämnen, ultraljudsamplituden och utrustningens konfiguration. I många tillämpningar minskar ultraljudsbehandling extraktionstiden avsevärt jämfört med konventionell maceration.
Kan ultraljudsextraktion av cannabis skalas upp till industriell produktion?
Ja. Ultraljudsextraktion kan skalas upp från laboratorietester till pilotproduktion och industriell produktion. Hielschers ultraljudsapparater finns för försök med små satser, processutveckling och storskalig kontinuerlig bearbetning.
Vilka processparametrar är viktigast vid ultraljudsextraktion av cannabis?
Viktiga parametrar omfattar ultraljudsamplitud, sonikeringstid, temperatur, tryck, typ av lösningsmedel, förhållandet mellan lösningsmedel och biomassa, partikelstorlek samt blandnings- eller flödesförhållanden. Precis styrning av dessa parametrar bidrar till att uppnå reproducerbar extraktkvalitet.
Kan ultraljudsextraktion integreras i en befintlig extraktionslinje för cannabis?
Ja. Ultraljudsapparater kan ofta integreras i befintliga extraktionssystem för att förbättra massöverföringen, minska bearbetningstiden eller öka extraktionseffektiviteten. Det bästa integrationskonceptet beror på den nuvarande extraktionsmetoden, lösningsmedelshanteringen, genomströmningen och det tillgängliga processutrymmet.
Vilken ultraljudsapparat från Hielscher är lämplig för extraktion av cannabis?
Valet av rätt ultraljudsapparat beror på den erforderliga satsstorleken, flödeshastigheten, lösningsmedlet, växtmaterialet och produktionsmålet. Mindre enheter är lämpliga för genomförbarhetstester och utveckling av protokoll i laboratorieskala, medan industriella ultraljudsapparater i UIP-serien är konstruerade för extraktion i pilot- och produktionsskala.
Hur väljer jag rätt utrustningskonfiguration för ultraljudsextraktion?
För att välja rätt utrustningskonfiguration behöver du ange typ av biomassa, vilka cannabinoider eller terpener som ska extraheras, lösningsmedel, satsstorlek eller kontinuerlig flödeshastighet, temperaturgränser och efterföljande bearbetningssteg. Hielscher rekommenderar en ultraljudsprocessor, sonotrod, reaktor och processparametrar utifrån dessa krav.
Grundläggande information om ultraljudsextraktion
Högeffektultraljud är en beprövad metod för effektiv och tillförlitlig extraktion av aktiva föreningar, inklusive växtbaserade/medicinska föreningar, olja, proteiner och bioaktiva ämnen (t.ex. flavoner, polyfenoliska ämnen, antocyanin, aromämnen), ur växtmaterial, örter, blommor och frön.
Vid ultraljudsextraktion kopplas kraftfulla ultraljudsvågor in i blandningen av växtmaterial och lösningsmedel, så att akustisk kavitation uppstår. Akustisk kavitation beskrivs som bildning, tillväxt och implosiv kollaps av bubblor i vätskor orsakade av ultraljud.
”Under kavitation ger bubblornas kollaps upphov till intensiv lokal upphettning och höga tryck med mycket kort varaktighet. I moln av kaviterande bubblor har dessa heta punkter ekvivalenta temperaturer på ungefär 5000 K, tryck på cirka 1000 atmosfärer samt uppvärmnings- och kylningshastigheter över 1010 K/s. Vid kavitation av en enskild bubbla kan förhållandena vara ännu mer extrema. Kavitation kan alltså skapa extrema fysikaliska och kemiska förhållanden i i övrigt kalla vätskor. Om vätskor som innehåller fasta ämnen bestrålas med ultraljud kan besläktade fenomen uppstå. Nära en utsträckt fast yta blir kavitetens kollaps icke-sfärisk, vilket driver vätskestrålar med hög hastighet in mot den fasta ytan. Dessa strålar och tillhörande stötvågor kan orsaka betydande ytskador och blottlägga nya, kraftigt upphettade ytor. Dessutom uppstår kollisioner med hög hastighet mellan partiklar under ultraljudsbestrålning av vätske-pulversuspensioner genom kavitation och de stötvågor som den skapar i sådana suspensioner. De resulterande kollisionerna kan framkalla dramatiska förändringar i ytans morfologi, sammansättning och reaktivitet.” [Suslick 2001: 2f.]
Dessa intensiva förhållanden vid ultraljudskavitation har flera effekter på växtmaterial och dess extraherbarhet:
- övervinnande av cellmembranets selektivitet
- ökad massöverföring mellan cellens inre och det omgivande lösningsmedlet
- sönderdelning av celler
- frigörande av intracellulärt material
Detta gör ultraljudsbehandling till en mycket effektiv extraktionsmetod. Tack vare de intensiva mekaniska krafterna kan miljövänliga och milda lösningsmedel som vatten, etanol etc. ofta användas.
Ultraljudsextraktion förkortar extraktionstiden och gör det möjligt att använda mindre mängder och/eller mildare lösningsmedel. Detta innebär att ultraljudsextraktion ger högre extraktionshastigheter och hälsosammare extrakt. Detta beror på metodens egenskaper vid drift vid låg temperatur, som både minskar värmeförluster orsakade av temperaturfaktorer, förhindrar förångning av ämnen med låg kokpunkt och bevarar biologiskt aktiva ämnen.
En annan fördel med ultraljudsextraktion är dess enkla och säkra användning och att behandlingen kan styras exakt. Som en icke-termisk extraktionsmetod kan ultraljudsbehandling utföras vid låga temperaturer så att nedbrytning av värmekänsliga, termolabila ämnen undviks.
Litteratur/Referenser
- 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.
Ultraljudsbehandling: Hielscher stöder dig från genomförbarhetsbedömning och optimering till kommersiell produktion!
SonoStation: Mobilt nyckelfärdigt system för ultraljudsbehandling – bestående av ultraljudsdispergerare, pump, omrörare och tank