Обладнання для екстракції канабісу – переваги ультразвукової обробки
Ультразвукове екстракційне обладнання має багато переваг, які роблять його найкращим методом екстракції для конопель та марихуани. Хоча екстракцію біоактивних сполук, таких як ТГК та КБД, з канабісу можна виконувати різними техніками, ультразвукова обробка пропонує численні переваги. Завдяки високим виходам, екстрактам високої якості, швидкому процесу, низьким інвестиційним та експлуатаційним витратам, безпечній та зручній експлуатації, ультразвукова екстракція є бажаним методом для процесів екстракції як у малому, так і в промисловому виробництві екстрактів канабісу.
Переваги ультразвукової екстракції канабісу
Ультразвукові гомогенізатори зондового типу – це тип екстракційного обладнання, який використовує ультразвукові хвилі для руйнування рослинного матеріалу та екстракції бажаних сполук. Цей метод, як було показано, перевершує традиційні методи екстракції при екстракції канабісу з кількох причин:
- Ефективність: Ультразвукові зонди можуть екстрагувати вищий відсоток цільових сполук з рослинного матеріалу, ніж традиційні методи екстракції, такі як екстракція розчинниками або парова дистиляція. Це пов’язано з тим, що ультразвукові зонди використовують високочастотні звукові хвилі для руйнування рослинного матеріалу на клітинному рівні, що полегшує екстракцію бажаних сполук.
- Швидка екстракція: Ультразвукові зонди можуть екстрагувати цільові сполуки з рослинного матеріалу за лічені хвилини, тоді як традиційні методи екстракції можуть займати години або навіть дні. Це означає, що ультразвукові зонди можуть обробляти більше матеріалу за менший час, що робить їх більш ефективним методом екстракції.
- Повний спектр: Ультразвукові гомогенізатори зондового типу екстрагують повний діапазон біоактивних сполук. Це дозволяє отримувати екстракти повного спектру за допомогою ультразвукових зондів, які відомі своїм ефектом антуражу, що може бути важливим для медичних або дослідницьких цілей.
- Безпека: Ультразвукові зонди вважаються більш безпечним методом екстракції порівняно з традиційними методами, такими як екстракція розчинниками, яка може передбачати використання горючих і потенційно токсичних розчинників, або екстрактори на надкритичному CO2, які працюють під високим тиском. Ультразвукова обробка сумісна з будь-яким типом розчинника, включаючи воду та водний етанол, що робить її більш безпечним та екологічно чистим методом екстракції.
Коротко кажучи, екстракція канабісу за допомогою ультразвукових зондів має кілька переваг порівняно з традиційними методами екстракції, включаючи вищу ефективність, швидкість, селективність та безпеку.
Ультразвуковий екстрактор UIP2000hdT (2kW) для промислового виробництва повністю натуральних органічних екстрактів канабісу.
Ультразвукові гомогенізатори проти екстрактора на CO2 для екстракції канабісу
Екстракція надкритичним CO2 є традиційним методом виробництва екстрактів канабісу. Однак через високі витрати, питання безпеки та складну експлуатацію ультразвукові гомогенізатори замінили численні встановлені екстрактори на CO2. Нижче наведено переваги, завдяки яким ультразвукова обробка перевершує екстракцію надкритичним CO2.
- Вихід: Було показано, що ультразвукова екстракція забезпечує вищі виходи бажаних сполук порівняно з екстракцією CO2. Це пов’язано з тим, що ультразвукова екстракція може руйнувати рослинний матеріал на клітинному рівні, що дозволяє більш ефективно екстрагувати цільові сполуки.
- Швидкість: Ультразвукова екстракція може бути завершена за лічені хвилини, тоді як екстракція CO2 може займати кілька годин. Це означає, що ультразвукова екстракція є більш швидким методом і може обробляти більші об’єми матеріалу за менший час.
- Селективність: Ультразвукова екстракція дає екстракти широкого спектру, які містять широкий діапазон біоактивних сполук. Екстракти широкого спектру цінуються за так званий ефект антуражу, коли речовини синергічно підтримують та підсилюють свої специфічні ефекти. Це робить ультразвукову екстракцію чудовим варіантом як для терапевтичних екстрактів, так і для дослідницьких цілей.
- Енергоефективність: Ультразвукова екстракція використовує менше енергії, ніж екстракція CO2, що робить її більш екологічно чистим варіантом.
- Вартість обладнання: Ультразвукове екстракційне обладнання зазвичай є менш дорогим, ніж обладнання для екстракції CO2, що може робити його більш доступним варіантом для виробників малого масштабу.
- Безпека: Ультразвукову екстракцію можна проводити без використання займистих або токсичних розчинників. Вода або водний етанол є найбільш поширеними розчинниками для екстракції канабісу. Натомість екстракція CO2 вимагає використання CO2 під високим тиском. З цим високим тиском пов’язаний ризик витоку CO2 або відмови обладнання та відповідні небезпеки високого тиску. Тому ультразвукова екстракція вважається більш безпечним методом як для операторів, так і для довкілля.
Ультразвукова екстракція канабісу – принцип дії ультразвуку в екстракції
Екстракція за допомогою ультразвуку базується на принципі акустичної кавітації. Застосування високопотужного ультразвуку до рідин та суспензій призводить до інтенсивної кавітації та зсувних сил. У суспензії листя, бутонів, квіток, стебел та інших частин рослин рослинні клітини руйнуються під дією ультразвукових зсувних сил, а біоактивні сполуки, такі як канабідіол (CBD) та тетрагідроканабінол (THC), вивільняються. Ультразвукова екстракція є добре зарекомендованим високоефективним та надійним методом ізоляції біоактивних рослинних сполук. Особливо у виробництві високоякісних олій канабісу ультразвукова обробка переконала своєю високою продуктивністю (більший вихід екстракту), відмінною якістю (повний спектр) та швидким часом обробки. Застосування ультразвукових хвиль є механічним обробленням, яке є нетоксичним, безпечним та екологічно чистим.
Ультразвукова екстракція канабісу в партії об’ємом 120L за допомогою UIP2000hdT та агітатора
- Вищий вихід
- Висока якість
- Відсутність термічної деградації
- Швидка екстракція
- Проста та безпечна експлуатація
- Зелена екстракція
Коротко – Переваги ультразвукових екстракторів Hielscher
Ефективність
- Вищі виходи
- Швидкий процес екстракції – протягом кількох хвилин
- Екстракти високої якості – м’яка, нетермічна екстракція
- Зелені розчинники (вода, етанол, гліцерин, рослинні олії тощо)
Простота
- Підключи та працюй – налаштування та експлуатація протягом кількох хвилин
- Висока пропускна здатність – для виробництва екстрактів у великих масштабах
- Порційна або безперервна інлайн-експлуатація
- Просте встановлення та запуск
- Портативний / Мобільний – портативні пристрої або встановлені на колесах
- Лінійне масштабування – додайте іншу ультразвукову систему паралельно для збільшення потужності
- Дистанційний моніторинг та керування – через ПК, смартфон або планшет
- Не потрібен нагляд за процесом – налаштуйте та запускайте
- Висока продуктивність – розроблено для безперервного виробництва 24/7
- Надійність та низькі витрати на обслуговування
- Висока якість – розроблено та виготовлено в Німеччині
- Швидке завантаження та розвантаження між партіями
- Легке очищення
Безпека
- Проста та безпечна експлуатація
- Екстракція без розчинників або на основі розчинників (вода, етанол, рослинні олії, гліцерин тощо)
- Відсутність високих тисків та температур
- Доступні вибухозахищені системи з сертифікатом ATEX
- Легке керування (також через дистанційне керування)
UP400St Ультразвукова екстракція рослинної сировини, такої як канабіс, у партії об’ємом 8L
Ультразвукове обладнання для екстракції канабісу
Hielscher Ultrasonic є вашим надійним партнером, коли йдеться про високоефективне ультразвукове екстракційне обладнання для екстракції канабісу та іншої рослинної сировини. Завдяки численним впровадженням у всьому світі ультразвукові екстрактори Hielscher добре відомі своєю високою швидкістю екстракції, надійністю та міцністю.
Від менших компактних настільних ультразвукових гомогенізаторів, таких як UP400St (400W), до найпотужнішого у світі UIP16000hdT, Hielscher охоплюють повний спектр ультразвукового екстракційного обладнання. Це дозволяє нам порекомендувати вам ультразвуковий екстрактор, який найбільш відповідає вимогам вашого процесу.
Проєктування, виробництво та консалтинг – якість, зроблена в Німеччині
Ультразвукові гомогенізатори Hielscher відомі своєю найвищою якістю та стандартами дизайну. Надійність і простота експлуатації забезпечують легку інтеграцію наших ультразвукових гомогенізаторів у промислові об’єкти. Жорсткі умови та складні середовища легко витримуються ультразвуковими гомогенізаторами Hielscher.
Hielscher Ultrasonics – це компанія, сертифікована за ISO, яка приділяє особливу увагу високоефективним ультразвуковим гомогенізаторам, що мають передові технології та зручність у використанні. Звичайно, ультразвукові гомогенізатори Hielscher відповідають вимогам CE та вимогам UL, CSA і RoHs.
Наведені нижче дані дають уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових гомогенізаторів:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 1–500mL | – | UP100H |
| 10–8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 1–300L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10–100L/min | UIP16000 |
| – | більше | кластер UIP16000 |
Факти, які варто знати
Огляд і порівняння найпоширеніших методів екстракції канабісу
Ультразвукова екстракція
Продукт: Ультразвукова екстракція виробляє високоефективний екстракт повного спектра. Сирець екстракту очищується шляхом фільтрації, дистиляції та/або зимової обробки.
Вартість обладнання: від приблизно US$5 000 до кількох US$100 000 залежно від потужності та конфігурації
Налаштування: партійне/у бочці або безперервне потокове обслуговування
Технічні навички: легко і безпечно у поводженні та експлуатації
Розчинник: можна використовувати всі види розчинників, такі як вода, водно-спиртові суміші, ізопропіловий спирт, гексан, етанол, метанол, бутан, рослинні олії (оливкова олія, кокосова олія), гліцерин тощо.
Цільові сполуки: повний спектр (усі наявні каннабіноїди та терпени)
Основні переваги: високий вихід, простота експлуатації, недорогість, легке масштабування до промислового виробництва
Екстракція розчинниками (спирт, етанол)
Продукт: зазвичай сирець екстракту, який потребує подальшого очищення, такого як зимової обробки або фільтрації. Зазвичай етаноловий екстракт додатково очищується шляхом дистиляції після зимової обробки та фільтрації.
Вартість обладнання: від $5 000 до мільйонів залежно від розміру, можливостей або автоматизації.
Технічні навички: освіта в галузі базової хімії/середня.
Цільові сполуки: усі наявні каннабіноїди, отриманий екстракт має низький вміст монотерпенів.
CO2 Екстракція
Продукт: сирець екстракту, який потребує подальшого очищення, такого як зимової обробки або фільтрації
Вартість обладнання: від $100 000 до мільйонів USD, залежно від розміру, можливостей або автоматизації
Технічні навички: освіта для роботи з рідким CO2 (високо тиснута система – безпека)
Цільові сполуки: каннабіноїди з лише низьким вмістом монотерпенів
Вуглеводнева екстракція
Продукт: шоттер, баттер, віск, HTFSE, HCFSE, або сирець екстракту для дистиляції, або терпени, які додаються до дистилату
Вартість обладнання: $5 000 до $100 000 залежно від розміру та можливостей
Технічні навички: освіта в галузі хімії та безпеки (використання легкозаймистих рідин, рідкого бутану)
Цільові сполуки: усі каннабіноїди
Застосування ультразвукових хвиль для екстракції
Коли високоефективний ультразвук застосовується до рідких систем (включаючи суспензії та в’язкі пасти), виникає акустична кавітація. Акустична кавітація описує явище утворення, росту та остаточного імплозії кавітаційних бульбашок. Під час поширення ультразвукових хвиль вакуумні бульбашки коливаються, ростуть і колапсують у точці, коли бульбашка не може поглинати більше енергії. Імплозія бульбашки створює локально екстремальні умови дуже високих температур, тисків, швидкостей нагрівання та охолодження, а також різниці тисків і рідинних струменів. Екстремальні умови призводять до термічних, механічних і хімічних ефектів. Руйнування клітин і вивільнення біоактивних сполук (= екстракція) є механічним ефектом, який є дуже ефективним і результативним.
Акустична кавітація, що генерується високоефективним ультразвуком низької частоти, створює інтенсивні зсувні сили та локально виникаючі високі перепади тиску і температури, які забезпечують необхідний вплив для руйнування клітин, інтенсивного змішування та масопереносу. Ці ультразвукові зсувні сили успішно застосовуються для екстракції канабісу.
Завдяки своїй superior виходу екстракту, високій швидкості екстракції, швидкості процесу, а також простій та безпечній експлуатації, ультразвукова екстракція успішно використовується для екстракції різноманітних рослинних сполук.
Потужні ультразвукові хвилі руйнують клітинну матрицю біологічних структур і вивільняють біоактивні сполуки. Масоперенос між рослинною сировиною та розчинником інтенсифікується. Завдяки цим механізмам ультразвукова екстракція є надзвичайно ефективною для екстракції канабісу.
Видатними прикладами ультразвукової екстракції є канабіс (каннабіноїди та олія канабісу з марихуани та конопель), куркумін, перець, шафран, кава, гірка гарбуза, оливкова олія, олія авокадо, хна, айюрведичні трави, імбир, чай, та інші лікарські трави.
Декарбоксилювання
Декарбоксилювання є важливим етапом для ефективного виробництва основних біоактивних сполук у канабісі, таких як Δ9-тетрагідроканнабінол (Δ9-THC), каннабідіол (CBD) та каннабігерол (CBG). Декарбоксилювання, також відоме як «активація» або «декарбування», застосовується як попередня обробка для збільшення вмісту THC (дельта9-тетрагідроканнабінолу) у рослинній сировині. Хімічно декарбоксилювання є реакцією, при якій карбоксильна група (-COOH) видаляється, і вивільняється діоксид вуглецю (CO2) . Для збільшення вмісту THC у рослинній масі канабісу застосовується етап процесу декарбоксилювання. За допомогою декарбоксилювання кількість не-психоактивної Δ9-тетрагідроканнабінової кислоти (THCA) може бути перетворена на психоактивний THC. Δ9-Тетрагідроканнабінова кислота декарбоксилюється при нагріванні (до приблизно 105°C / 220°F протягом 30 хв. для сухої сировини, до 90 хв. для вологої рослинної сировини) і перетворюється на психоактивну сполуку Δ9-Тетрагідроканнабінол.
Подібним чином рослинна сировина канабісу, багата на CBD-A, може бути декарбоксильована за допомогою теплової обробки та перетворена на CBD. Для зимової обробки рослинної сировини висушену подрібнену рослинну масу нагрівають до приблизно 160°C / 320°F протягом 30-60 хв. для ініціації декарбоксилювання.
Температури декарбоксилювання для каннабіноїдів:
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
Наступні процеси – Фільтрація та Дистиляція
Після ультразвукової екстракції частинки канабісу необхідно відфільтрувати з рідини. Тому суспензію канабісу пропускають через фільтр, такий як сітка (наприклад, фільтрувальний мішок) або використовуючи фільтр-прес. Отриманий маточний розчин розчинника (наприклад, етанолу) та екстракту канабісу потім концентрують шляхом відділення етанолу. Типовими методами дистиляції для видалення розчинників є роторні випарники або системи вакуумної дистиляції.
Роторний випарник (розмовно рото-випарник) зазвичай використовується для відділення розчинників, таких як етанол, від канабісу, виробляючи таким чином рафіновану олію канабісу. Регульована температура та простота обслуговування роблять роторний випарник домінуючим обладнанням для дистиляції в індустрії канабісу.
Вакуумна дистиляція використовується переважно для ізоляції CBD для фармацевтичного та медичного застосування, де необхідно видалити терпени та/або THC. Оскільки терпени, THC та CBD мають високі температури кипіння (між 160-250°C / 310-482°F), за атмосферних умов дистиляція вимагала б високотемпературної обробки, що супроводжується термічною деградацією чутливих до тепла каннабіноїдів. Додатково, вплив кисню ініціює окислювальні реакції, які негативно впливають на якість каннабіноїдів. Завдяки застосуванню вакууму температури кипіння знижуються. Крім того, кисень видаляється при застосуванні вакууму. Таким чином, дистиляція за умов вакууму знижує термічну та окислювальну деградацію екстрактів.
Зимова обробка
Вінтеризація – це процес видалення ліпідів, жирів і восків рослин шляхом промивання спиртом для відділення каннабіноїдів і терпенів від небажаних речовин, таких як рослинні воски, жири та хлорофіл. Для вінтеризації екстракт олії канабісу поміщають в етанол і охолоджують до температур нижче -20°C / -6°F. За цих низьких температур ліпіди, жири та воски осаджуються і можуть бути видалені.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори від лабораторного до промислового розміру.