Högeffektiv extraktion av cannabidiol (CBD) ur cannabis
Hielschers ultraljudsextraktorer representerar den senaste tekniken för tillförlitlig och effektiv extraktion av hampaolja och CBD-olja. Ultraljudsbehandling är välkänd som en mycket kraftfull extraktionsteknik för att frigöra värdefulla föreningar ur växtmaterial. Jämfört med andra extraktionsmetoder, såsom extraktion med superkritisk CO2, är ultraljudstekniken överlägsen vad gäller effektivitet, enkel användning och mångsidighet.
Ultraljudsextraktion
Ultraljudsextraktion är en välkänd och sedan länge etablerad process för att extrahera värdefulla föreningar ur växtmaterial. Därför är ultraljudsbehandling den idealiska tekniken för att framställa högkvalitativa CBD-oljor. Genom exakt reglerbar ultraljudskavitation perforeras växtcellerna och lösningsmedlet pressas in i cellen, där det tar upp intracellulära föreningar såsom cannabinoider, terpener, flavonoider osv.
En stor fördel med ultraljudsbehandling är det temperaturintervall inom vilket extraktionen kan utföras. Ultraljudsextraktion kan utföras med allt från het/varm etanol till kryogen etanol (-70°C). Detta möjliggör riktad isolering av de önskade föreningarna. Ultraljudsbehandling i kryogen etanol ger främst cannabinoider och terpener, medan extraktion med varm/het etanol ger ett brett spektrum av fytokemiska föreningar (t.ex. aldehyder, estrar, etylgrupper, ketoner). Fullspektrumextrakt innehåller en mångfald av cannabinoider, terpener och andra fytokemikalier. Enligt entourageeffekten har fytokemikalier (t.ex. cannabinoider) synergistiska effekter och fungerar därmed bättre tillsammans med andra kemiska ämnen från växter. Detta innebär att en CBD-olja som innehåller CBD samt andra cannabinoider, terpener och fytokemikalier har en betydligt större terapeutisk effekt än en CBD-olja som enbart innehåller CBD. Extraktion av klorofyll undviks dock eftersom det ger extraktet en obehaglig smak.
Steg för steg
- Ultraljudsextraktion: Ultraljudsextraktion kan enkelt utföras satsvis eller med kontinuerlig genomströmning – beroende på din processvolym. Extraktionsprocessen är mycket snabb och ger en stor mängd aktiva föreningar.
- Filtrering: Filtrera blandningen av växtmaterial och vätska genom ett pappersfilter eller en filterpåse för att avlägsna de fasta växtdelarna från vätskan.
- Indunstning: För att separera CBD-oljan från lösningsmedlet används vanligtvis en rotationsindunstare. Lösningsmedlet, t.ex. etanol, kan återvinnas och återanvändas.
- Nanoemulgering: Genom ultraljudsbehandling kan den renade CBD-oljan bearbetas till en stabil nanoemulsion som erbjuder utmärkt biotillgänglighet.
Ladda ner dina detaljerade steg-för-steg-instruktioner här!
Hög extraktionshastighet
Hielschers ultraljudsextraktorer kan ställas in exakt för optimala extraktionsförhållanden – för att extrahera den största mängden med högsta kvalitet ur din råvara (cannabisblad, blomknoppar, stjälkar osv.). Ultraljudsintensiteten är avgörande vid extraktion av växtbaserade föreningar, såsom högkvalitativ CBD-olja ur cannabis. Våra ultraljudsapparater UP400St, UIP500hdt, UIP1000hdt och UIP2000hdt är utrustade med exakt amplitudreglering, temperatursensor och tidsstyrning så att du kan arbeta under optimala förhållanden. Pekskärmen i färg och webbläsarstyrningen gör drift och övervakning enkla och tillförlitliga.
Satsvis ultraljudsextraktion av CBD ur cannabis i 120L med UIP2000hdT och omrörare
UP400St för extraktion av cannabinoider ur cannabis
Lösningsmedel för ultraljudsextraktion
Etanol används i stor utsträckning som lösningsmedel för extraktion av cannabinoider. Hielschers ultraljudsapparater ger dig ett avsevärt större urval av lösningsmedel: vatten–etanolblandning, kryogen etanol, etanol, högprocentig alkohol, glycerin osv.
Etanol är ett mycket populärt lösningsmedel eftersom det löser upp både polära (hydrofila) och opolära (hydrofoba/lipofila) ämnen. Blandningar av etanol/vatten i olika proportioner kan också användas för ultraljudsextraktion. Fördelarna med etanol/vatten omfattar lägre kostnader (tack vare mindre etanol) och högre säkerhet eftersom blandningen är mindre brandfarlig. Ultraljudsextraktion med kryogen etanol (cirka -70°C) ger mycket högt utbyte och mycket hög kvalitet.
Enkel och säker drift
Våra ultraljudsapparater är utformade för optimal användarvänlighet, vilket innebär att våra ultraljudsextraktorer kan användas enkelt och säkert. Vi hjälper gärna våra kunder vid installationen och ger dem rekommendationer om ultraljudsinställningar och parametrar. Vi erbjuder dig den mest lämpliga apparaten – för satsvis bearbetning och inlinebearbetning.
Fördelar jämfört med CO2 -extraktion
Superkritiska CO2 -extraktorer är dyra att köpa och använda. Att utföra CO2 -extraktion är komplicerat och kräver en expert som vet vilka tryck och temperaturer som är lämpliga för att erhålla de önskade cannabinoiderna och terpenerna. De höga trycken och temperaturerna bidrar i hög grad till ökade kostnader jämfört med konventionell vätskeextraktion. I jämförelse är utrustning för ultraljudsextraktion billig att köpa och använda och ger ett högt extraktutbyte inom några minuter. Eftersom ultraljudsbehandling utförs vid omgivningstryck (eller något förhöjt tryck) och låga temperaturer är ultraljudsextraktion enkel och säker att utföra. Hielschers ultraljudsapparater är uppskattade och föredras för sitt höga extraktionsutbyte, sin kompatibilitet med olika lösningsmedel, sin enkla användning och sin linjära skalbarhet.
Nanoemulsioner
För att uppnå hög biotillgänglighet och bästa effekt av CBD bör CBD-oljedropparna administreras i nanoform.
Fördelen med Hielschers ultraljudsapparater ligger i deras mångsidiga användning: Våra ultraljudssystem kan användas för cannabisextraktion OCH framställning av nanoemulsioner. Du behöver bara köpa en apparat för att extrahera CBD ur cannabis och därefter bearbeta CBD-oljan till en stabil nanoemulsion med hög biotillgänglighet.
Klicka här för att läsa mer om nanoemulgering av CBD med ultraljud!
Ultraljudssystem med hög effekt från laboratorie- till pilot- och industriskala.
Högpresterande ultraljudsextraktorer
Hielscher Ultrasonics levererar ultraljudsutrustning för extraktion ur cannabis och emulgering av nanoformuleringar.
Utöver exakt reglerbarhet och användarvänlighet är alla våra ultraljudsapparater konstruerade för drift dygnet runt, sju dagar i veckan. Våra system kan leverera allt från låga upp till mycket höga amplituder. För extraktion av cannabinoider och terpener erbjuder vi särskilda ultraljudssonotroder (även kallade ultraljudssonder eller horn) som är optimerade för skonsam isolering av högkvalitativa aktiva substanser. Alla våra system kan användas för extraktion och efterföljande emulgering av cannabinoider.
Hielschers robusta ultraljudsutrustning möjliggör drift dygnet runt, sju dagar i veckan, vid hög belastning och i krävande miljöer.
Kontakta oss idag! Vi rekommenderar gärna den ultraljudskonfiguration som är mest lämplig för dina extraktionsbehov!
- Högkvalitativa extrakt
- Mer fullständig extraktion
- Högt extraktionsutbyte
- Fullspektrumextrakt
- Användning av olika lösningsmedel
- Giftfri
- Icke-termisk (kall) metod
- Snabb extraktionsprocess
- Säker och lätt att använda
- Linjär skalbarhet
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.
- Brenneisen R. (2007): Chemistry and Analysis of Phytocannabinoids and Other Cannabis Constituents. In: ElSohly M.A. (eds) Marijuana and the Cannabinoids. Forensic Science and Medicine.
Fakta värda att känna till
Fördelar med ultraljudsextraktion
Ultraljudsextraktion bygger på principen om akustisk kavitation. Kavitation uppstår till följd av högpresterande ultraljud i vätska och kännetecknas av energitäta mekaniska effekter som äger rum i så kallade heta punkter.
Ultraljudsextraktion – kavitationseffekter
När vågor av effektultraljud kopplas in i en vätska (t.ex. en suspension bestående av växtmaterial i ett lösningsmedel) fortplantar sig ultraljudsvågorna genom vätskan och orsakar omväxlande högtrycks- och lågtryckscykler. Under lågtryckscyklerna bildas mycket små vakuumbubblor (så kallade kavitationsbubblor), som växer under flera tryckcykler. Vid en viss storlek, när bubblorna inte kan absorbera mer energi, imploderar de våldsamt under en högtryckscykel. Bubblornas implosion kännetecknas av intensiva kavitationskrafter, däribland mikroturbulens och vätskeströmmar med hastigheter på upp till 100m/s. Dessa skjuveffekter från kavitation kallas även sonomekaniska effekter. Ultraljudsextraktion av bioaktiva molekyler orsakas huvudsakligen av sonomekaniska effekter:
De extraordinära förhållandena vid ultraljudskavitation perforerar och/eller bryter sönder cellväggar och membran och gör att lösningsmedlet kan tränga djupare in i provet. Ultraljudsextraktion ger därför en mycket snabb isolering av föreningar – och överträffar konventionella extraktionsmetoder genom kortare processtid, högre utbyte och lägre temperaturer. Som en skonsam (sono-)mekanisk behandling förhindrar ultraljudsextraktion termisk nedbrytning av bioaktiva föreningar och överträffar andra tekniker såsom konventionell lösningsmedelsextraktion, hydrodestillation eller Soxhlet-extraktion, som är kända för att förstöra värmekänsliga molekyler. Dessa fördelar gör ultraljudsextraktion till den föredragna tekniken för att frigöra temperaturkänsliga aktiva föreningar ur växtmaterial.
Därför är ultraljudsextraktion den föredragna tekniken för att extrahera bioaktiva molekyler såsom polyfenoler, terpener, eteriska oljor och cannabinoider ur växtmaterialet.
De extraordinära förhållandena vid ultraljudskavitation perforerar och/eller bryter sönder cellväggar och membran och gör att lösningsmedlet kan tränga djupare in i provet. Ultraljudsextraktion ger därför en mycket snabb isolering av föreningar – och överträffar konventionella extraktionsmetoder genom kortare processtid, högre utbyte och lägre temperaturer. Som en skonsam mekanisk behandling förhindrar ultraljudsextraktion termisk nedbrytning av bioaktiva föreningar och överträffar andra tekniker såsom konventionell lösningsmedelsextraktion, hydrodestillation eller Soxhlet-extraktion, som är kända för att förstöra värmekänsliga molekyler. Dessa fördelar gör ultraljudsextraktion till den föredragna tekniken för att frigöra temperaturkänsliga aktiva föreningar ur växtmaterial.
Ultraljudsextraktion ur växtceller: det mikroskopiska tvärsnittet (TS) visar verkningsmekanismen vid ultraljudsextraktion ur celler (förstoring 2000x) [källa: Vilkhu et al. 2011]
Cannabinoider
Cannabinoider är naturligt förekommande föreningar som finns i växten Cannabis sativa. Cannabisväxten innehåller över 480 olika föreningar. Cannabis (även kallad marijuana) är en utomordentligt kraftfull medicinalväxt. Av den stora mångfalden terapeutiskt aktiva föreningar betecknas 85 fytokemikalier som cannabinoider (och fler kan komma att upptäckas). CBD och THC (tetrahydrocannabinol / Δ9-THC) är de mest framträdande cannabinoiderna. Den viktigaste särskiljande egenskapen är att CBD är icke-psykotropt, medan THC har psykoaktiva effekter.
Cannabinoider konsumeras för rekreation och av medicinska skäl.
Farmakokinetiska data för CBD:
biotillgänglighet – Oralt: 13–19%, Inhalerat: 11–45% (medelvärde 31%)
halveringstid för eliminering: 9 timmar
I USA är CBD-produkter som innehåller mindre än .03% THC och som extraherats ur frön eller stjälkar från industrihampa lagliga enligt federal lag och kan köpas lagligt i alla delstater, oavsett deras marijuanalagar.
Farmakokinetiska data för THC:
biotillgänglighet – Oralt: 6–20%, Inhalerat: 10–35%
halveringstid för eliminering: 1,6–59 timmar, 25–36 timmar (oralt administrerat dronabinol)
Nanoformuleringar
Nanokannabinoider är cannabisoljor formulerade som en olja-i-vatten-emulsion med droppar i nanostorlek, vilket ger hög biotillgänglighet (snabbare upptag och ökade hälsoeffekter) och därför möjliggör administrering i lägre doser. Dessutom kan cannabisnanoemulsioner enkelt blandas in i medicinska produkter, drycker, ätbara produkter och kosmetiska produkter (t.ex. krämer och lotioner). Eftersom nanoemulsioner ofta är genomskinliga kan de enkelt ingå i formuleringar av andra produkter utan att påverka utseendet.
För att erhålla en nanoemulsion av hög kvalitet är droppstorleken och polydispersitetsindexet (PDI) viktiga faktorer som påverkar nanoemulsionens stabilitet avsevärt. Ett högt polydispersitetsindex indikerar förekomst av stora droppar, vilket destabiliserar emulsionen genom koalescens och Ostwaldmognad. En fördelning med små droppstorlekar och liten spridning är därför en viktig bidragande faktor för stabilitet och längre hållbarhet hos (nano- / mikro-)emulsionen.
Cannabisnanoemulsioner: För nanoemulsioner av hampolja eller CBD blandas hampoljan / CBD-oljan i en livsmedelsgodkänd olja av hög kvalitet. Typiska vegetabiliska oljor är MCT-olja, kokosolja, avokadoolja, olivolja, linfröolja, sötmandelolja och valnötsolja. Polysorbat 80, lecitin, quillajasaponiner, sojalecitin och såpbark har framgångsrikt använts som emulgeringsmedel (ytaktivt ämne, vätmedel, stabiliseringsmedel). Xantangummi, pektin eller vassleprotein kan också tillsättas för att förbättra reologin och emulsionsstabiliteten.
CO2 -extraktion
CO2 -extraktion kan utföras på två sätt: superkritisk och subkritisk extraktion. När CO2 används som lösningsmedel har det olika egenskaper som beror på dess fluidtillstånd. Subkritisk CO2 betecknar CO2 i tillståndet mellan 5–10°C (278,15–283,15K, 41–50°F) och vid ett tryck mellan 800–1500psi (54,43–102,06atm, 5,51–10,24MPa). Vid denna temperatur och detta tryck beter sig CO2 som en trögflytande fluid. När temperaturen och trycket höjs och överstiger den kritiska temperaturen (304,25 K, 31,10°C, 87,98°F) och det kritiska trycket (72,9atm, 7,39MPa, 1 071psi) expanderar CO2 i behållaren som en gas men med en densitet som hos en vätska. Detta kallas superkritisk koldioxid (sCO2 eller SC-CO2)).
Subkritisk CO2 -extraktion använder låg temperatur och lågt tryck och tar därför längre tid. Subkritisk CO2 -extraktion ger lägre utbyten och kan eventuellt bevara vissa terpener och oljor. Vid superkritisk CO2 -extraktion används högre temperaturer och högre tryck, vilket kan skada terpener och andra fytokemikalier. Vid superkritiska CO2 -extraktioner krävs en efterföljande process – kallad vinterisering – för att avlägsna oönskade föreningar som lipider och klorofyll. Under vinteriseringssteget fryses råextraktet i etanol för att separera de rena kannabinoiderna och terpenerna från andra biprodukter som avskilts under extraktionen.