Ultraljud utvinning med hampa som råvara
- För cannabis sativa-växten kan två arter särskiljas: marijuana och hampa.
- Ultraljud är välkänt som överlägsen metod för att isolera cannabinoider från både marijuana och hampa.
Ultraljud extraktion av cannabinoider
Ultraljudsextraktionstekniken är mycket effektiv för att frigöra de aktiva föreningarna (dvs. cannabinoider (CBD, THC, CBG), eteriska oljor, Terpener och så vidare.) från växtmaterialet såsom knoppar, blad och stjälkar.
Ultraljud extraktion överträffar konventionella extraktionstekniker på grund av olika fördelar:
Ultraljudsassisterad extraktion (UAE) är välkänd som en processintensifierande teknik, som förbättrar massöverföringen och frigör högre utbyten av bioaktiva föreningar som cannabinoider, terpener etc.
Ultraljud producerar högkvalitativa extrakt eftersom ultraljudsextraktion inte kräver användning av hårda, giftiga lösningsmedel för att frigöra cannabinoider. Ultraljudsextraktion kan köras med vatten, vatten-alkoholblandning, alkohol eller olja (oliv, kokosnöt) som lösningsmedel, till exempel. Detta gör ultraljudsassisterad extraktion (UAE) betydligt miljövänligare.
Läs mer om rätt val av lösningsmedel för ultraljudsextraktion!
De milda extraktionsförhållandena för ultraljud resulterar i ett extrakt, som erbjuder samma, men intensifierade egenskaper hos råmaterialet (t.ex. hampa, marijuana) – vilket ger överlägsna hälsoeffekter, smak och lukt.
Hielscher ultraljudsutsug kan styras exakt. Genom full kontroll över processparametrarna som intensitet och temperatur kan en exceptionellt hög extraktkvalitet erhållas. Eftersom ultraljudsbehandling är en icke-termisk bearbetningsmetod, termisk nedbrytning av värmekänsliga komponenter undviks. Extraktionstemperaturer mellan 0-60 °C är optimala för överlägsna extrakt.
En annan fördel med ultraljudsextraktion är den snabba processen: Hela extraktionsprocessen tar bara några minuter att frigöra cannabinoiderna från växtcellerna, medan andra extraktionstekniker kräver timmar eller till och med dagar av bearbetningstid.
Både investerings- och driftskostnader är minimala i jämförelse med alternativa extraktorer, t.ex. superkritiska CO2-extraktorer. Ultraljud extraktionssystem ger en mycket snabb RoI.
UP400St för utvinning av cannabinoider från hampa
- Extrakt av hög kvalitet
- Mer fullständig extraktion
- Hög utvinningshastighet
- Fullt spektrum extrakt
- Användning av olika lösningsmedel
- Ej giftig
- Icke-termisk (kall) metod
- Snabb extraktionsprocess
- Säker och enkel att använda
- Linjär skalbarhet
Hampa vs Marijuana
Cannabis är en familj av växter som kan klassificeras i C. Indica och C. Sativa. Hampa och marijuana är arter av Cannabis Sativa.
När man jämför hampa vs marijuana finns det en enorm skillnad; medan hampa innehåller en mycket låg koncentration av THC (0,3 % eller mindre), är marijuana rikligt förekommande i THC med koncentrationer mellan 15 % och 40 %.
Därför har hampa fram till nyligen odlats främst för industriella ändamål. Nuförtiden värderas hampa också för sin CBD-avkastning. CBD är en icke-psykoaktiv cannabinoid som har antiinflammatoriska, ångestdämpande egenskaper. Marijuana odlas främst för sitt THC-innehåll, som används för rekreations- och medicinska ändamål.
Hampaolja och CBD, den huvudsakliga cannabinoiden som finns i hampa, är lovande ämnen som administreras för att hjälpa till med medicinska tillstånd som ångest, kronisk inflammation, autoimmuna sjukdomar, smärta, huvudvärk och migrän, gastrointestinala störningar, bland andra.
Kolla in det enkla protokollet för ultraljud cannabis extraktion med medelstora partier av 120L!
UP400St sond-typ sonikator är en populär ultraljudsutdragare som används för isolering av CBD, THC, CBG, CBN, andra canabinoider samt terpener från hampa och marijuana.
Högpresterande ultraljudsutdragare
Hielscher Ultrasonics erbjudanden liten, Medelstor och industriell ultraljudsprocessorer, som kan användas 24/7. Beroende på ditt råmaterial och processvolym kan vi erbjuda dig ett ultraljudsextraktionssystem som passar dina behov. Du kan välja mellan batchvis och kontinuerlig extrahering. Senare uppskalning till större processkapaciteter kan enkelt göras eftersom ultraljudsprocesser kan skalas linjärt.
Hielscher pilot- och industrisystem kan leverera mycket höga amplituder – vilket gör det möjligt att köra amplituder på upp till 200 μm tillförlitligt och kontinuerligt köra i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotroder tillgängliga. Robustheten hos Hielscher sonikatorer möjliggör drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
Som långvarig erfaren tillverkare av högeffektiva ultraljudsextraktorer är Hielscher din pålitliga partner för sofistikerad extraktion. Vi konsultera och bistå våra kunder med vår kunskap och vägleda dem från genomförbarhetstestning till industriell installation.
Kontakta oss nu! Vi är glada att diskutera dina extraktionskrav med dig!
Kontakta oss! / Fråga oss!
Installation av Hielscher UIP4000hdT, en 4kW ultraljudsutsug, för industriell utvinning.
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.
- 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.
Fakta som är värda att veta
Ultraljud extraktion har stigit till den mest effektiva och användarvänliga tekniken när det gäller utvinning av bioaktiva föreningar från växter. Det mest framträdande exemplet på framgångsrik extraktion kan vara isoleringen av CBD och andra cannabinoider från cannabis.
Ultraljud vs. konventionella extraktionsmetoder
Blötläggning i etanol är en enkel metod, men den är mycket tidskrävande, processkapaciteten är begränsad och lösningsmedels- och energikostnaderna är höga. Rester av lösningsmedel i slutprodukten stör målet att producera ett extrakt av hög kvalitet.
Utvinning med hjälp av ett slutet kolvätesystem kräver användning av fossila bränslen, så att cancerframkallande ämnen som bensen kan hittas i slutprodukten.
Superkritiska CO2-extraktionssystem har höga investeringskostnader och hög energiförbrukning. Superkritiska CO2-utsug kräver välutbildad personal för drift eftersom de högtrycksatta CO2-systemen är farliga att använda. När CO2 läcker ut kan det orsaka kvävning, död för de arbetare som är närvarande.
Kritisk vattenutvinning är ett miljövänligt alternativ, som är långsamt och endast släpper ut en liten del av de bioaktiva föreningarna.
Ultraljud extraktion
Ultraljud extraktion är en intensifierande extraktionsteknik som kan användas i kombination med vatten (fritt från lösningsmedel) samt med Lösningsmedel såsom etanol, etanol-vatten, glycerin, metanol, vegetabiliska oljor eller andra lösningsmedel. Ultraljudsextraktion främjar massöverföringen så att extraktutbyten på 95-99% kan erhållas. Ultraljudsbehandling kan enkelt skalas upp och ger en högkvalitativ extrakt.
En småskalig ultraljudsutsug som UP400St (400W) kan bearbeta en sats på upp till 10 liter inom 5-15 minuter (beroende på processparametrar som råmaterial (färskt eller torkat; knoppar, blad, stjälkar), lösningsmedel, temperatur).
Den 2kW kraftfulla ultraljudsutsugen UIP2000hdT Kan användas som inline-system. I genomströmningsläge, UIP2000hdT bearbetar enkelt 200 till 800 L/h (även beroende på processparametrar).
Investeringskostnaden för en ultraljudsprocessor är låg i jämförelse med en CO2-extraktor. Även energikostnaderna för driften är försumbara. Ultraljudsutsug är mycket säkra att använda, lätta att rengöra och kräver mycket lite underhåll.
cannabis
De bioaktiva föreningarna i cannabisväxten (både hampa och marijuana) har fått mycket uppmärksamhet under den närmare tiden. Speciellt för cannabinoiden Cannabidiol (CBD) har många hälsofördelar visats, som sträcker sig från cancerbekämpande och antiinflammatoriska egenskaper till smärtlindrande och antidepressiva effekter. Förutom cannabidiol innehåller cannabisväxten många andra cannabinoider som THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromene (CBC) och cannabinodiol (CBND). Cannabinoider har visat en enorm terapeutisk potential och är i fokus för många forskningsstudier.
Interaktionen mellan de olika cannabinoiderna och andra bioaktiva föreningar som terpener, polyfenoler, flavonoider och alkaloider verkar resultera i ännu bättre hälsofördelar. Samspelet mellan olika terpener, olika cannabinoider och andra växtföreningar kallas “Entourage-effekt”. På grund av dessa entourage-effekter är fullspektrumsextrakt, som framgångsrikt kan erhållas via ultraljudsassisterad extraktion (UAE), kända för exceptionella terapeutiska effekter.
Cannabis terpener
Terpenoider är eteriska oljekomponenter, som kan hittas i växter. Cannabisplantan är mycket rik på Terpener. I cannabis tillverkas terpener i växtens trikomer. Trikomerna är de glänsande, klibbiga kristallerna som fäster på bladen och knopparna. Dessa trikomer är cannabisplantans naturliga försvarsmekanism, som skyddar växten mot insekter och djur. På grund av den doftande lukten fungerar terpenerna som ett avvisande medel. För oss människor är den mest märkbara egenskapen hos cannabisterpener deras lukt. Dessa terpener bidrar till de många hälsofördelarna med cannabisväxten (hampa och marijuana).
Förutom sin arom och doft är terpenmolekyler kraftfulla botaniska ämnen som erbjuder olika medicinska fördelar.
Både marijuana och hampa av släktet Cannabis Sativa innehåller en exceptionell mängd terpenoider och innehåller mer än 100 olika typer av dessa ämnen.
Varje terpen har unika egenskaper som sträcker sig från lugnande till upplyftande. Till exempel har nerolidol lugnande och ångestdämpande effekter, linalool hjälper till att hantera symtom på ångest och artrit, medan myrcen är känt för att lindra kronisk smärta. Terpenerna β-myrcen, Ɣ-pinen och humulen minskar inflammation och har smärtstillande effekter.
Olika terpener är unika för cannabis, men många av de terpener som finns i cannabis finns också i flera andra växter. Karyofyllen finns t.ex. i gröna bladgrönsaker, humle samt i rosmarin och oregano. Limonen är den viktigaste terpenen som finns i citrusfrukter som citroner och apelsiner.
Entourage-effekten
Varje terpen är känd för specifika terapeutiska effekter. Terpener och andra botaniska föreningar som polyfenoler och flavonoider är dock kända för att uppvisa exceptionella synergistiska effekter, vilket resulterar i en förbättrad symbios mellan cannabinoider. Denna interaktion mellan olika bioaktiva föreningar är känd som “Entourage-effekt“.
Entourage-effekten gör terpener mer biotillgängliga och hjälper kroppen att absorbera cannabinoiderna mer effektivt.
Typer av bioaktiva föreningar
Antalet, koncentrationen och variationen av bioaktiva föreningar är ansvariga för de medicinska egenskaperna hos ett botaniskt extrakt. Dessa bioaktiva föreningar syntetiseras som sekundära metaboliter, som inte bidrar till tillväxt eller fotosyntes i växter. De är dock avgörande för växterna’ överlevnad och interaktion med sin miljö. Botaniska bioaktiva föreningar kan i stort sett klassificeras i de tre klasserna terpener och terpenoider, alkaloider och fenoliska föreningar. Fenolföreningar är den mest spridda gruppen av sekundära metaboliter i växtriket och är välkända och värderade för sina antioxidativa effekter. En annan viktig klass av fenolföreningar med låg molekylvikt är flavonoiderna, som också uppvisar mycket starka antioxidativa effekter.
Utbudet av fenolföreningar inkluderar fenolsyror såsom bensoe- och hydroxikanelsyror, flavonoider som flavoner och flavonoler, lignaner och stilbener. Ett fullspektrumsextrakt (t.ex. erhållet genom Ultraljud extraktion från cannabis) omfattar alla dessa olika botaniska föreningar, som uppvisar de mest omfattande hälsoeffekterna.
Arbetsprincipen för ultraljudsextraktion
Ultraljudsextraktion är baserad på akustiska vågor (ultraljud) kopplade till ett flytande medium. Intensiva ultraljudsvågor genererar cykler med högt tryck / lågt tryck. På grund av tryckskillnader under utbredningen av ultraljudsvågor genom vätskan uppstår kavitationsbubblor. Implosionen av dessa kavitationsbubblor resulterar i energitäta förhållanden.
Ultraljud extraktion av aktiva föreningar och eteriska oljor bygger på arbetsprincipen för akustisk kavitation. Figuren ovan visar effekten av en kollaps av en kavitationsbubbla och den resulterande frisättningen av eterisk olja från växtmaterial
källa: Altaf et al. 2018
Förhållandena i närheten av imploderande kavitationsbubblor kan vara extrema – producerar temperaturer på upp till 4500 °C och tryck upp till 100 MPa. Imlosionen och de resulterande ressure-differenserna resulterar i mycket höga skjuvkrafter och turbulens i den kavitationella hotspoten. Kombinationen av dessa faktorer tryckskillnader, värmeskillnader och skjuvning främjar massöverföring och därmed extraktionsprocesser. Genom de intensiva ultraljudskavitationskrafterna störs celler (t.ex. av växter, bakterier eller vävnad) och det intracelulära materialet (såsom oljor, lipider, proteiner och aktiva föreningar) släpps ut i det omgivande lösningsmedlet.
Ultraljud extraktion är därför den föredragna metoden för att intensifiera extraktionsprocesser.
Ultraljudsextraktion är baserad på akustisk kavitation och dess hydrodynamiska skjuvkrafter
Ultraljudsextraktorer med hög effekt från labb till pilot- och industriell skala.