Ультразвукова екстракція з використанням конопель як сировини
- Для рослини Cannabis Sativa можна розрізнити два види: марихуану та коноплі.
- Ультразвук відомий як superior метод ізоляції каннабіноїдів як з марихуани, так і з конопель.
Ультразвукова екстракція каннабіноїдів
Технологія ультразвукової екстракції є надзвичайно ефективною для вивільнення активних сполук (наприклад, каннабіноїдів (CBD, THC, CBG), ефірних олій, терпенів тощо) з рослинної сировини, такої як бутони, листя та стебла.
Ультразвукова екстракція перевершує традиційні техніки екстракції завдяки різноманітним перевагам:
Ультразвуково-асистована екстракція (UAE) відома як метод інтенсифікації процесу, який покращує масоперенесення та забезпечує вищі виходи біоактивних сполук, таких як каннабіноїди, терпени тощо.
Ультразвукова екстракція виробляє екстракти високої якості, оскільки не потребує використання жорстких, токсичних розчинників для вивільнення каннабіноїдів. Ультразвукова екстракція може проводитися з водою, водно-спиртовою сумішшю, спиртом або олією (оливковою, кокосовою) як розчинниками, наприклад. Це робить ультразвуково-асистовану екстракцію (UAE) значно більш екологічно безпечною.
Дізнайтеся більше про правильний вибір розчинників для ультразвукової екстракції!
М’які умови екстракції при ультразвуковій обробці призводять до отримання екстракту, який пропонує ті ж самі, але інтенсифіковані властивості сировини (наприклад, конопель, марихуани) – пропонуючи superior вплив на здоров’я, смак та аромат.
Ультразвукові екстрактори Hielscher можуть бути точно контрольовані. Завдяки повному контролю над параметрами процесу, такими як інтенсивність та температура, можна отримати надзвичайно високу якість екстракту. Оскільки ультразвукова обробка є нетермічним методом обробки, термічна деградація термочутливих компонентів уникається. Температури екстракції між 0-60°C є оптимальними для superior екстрактів.
Ще одна перевага ультразвукової екстракції – швидкість процесу: весь процес екстракції займає лише хвилини для вивільнення каннабіноїдів з рослинних клітин, тоді як інші техніки екстракції потребують годин або навіть днів обробки.
Як інвестиційні, так і експлуатаційні витрати є мінімальними у порівнянні з альтернативними екстракторами, наприклад, екстракторами з надкритичним CO2. Системи ультразвукової екстракції забезпечують дуже швидкий RoI.
UP400St для екстракції каннабіноїдів з конопель
- Екстракти високої якості
- Більш повна екстракція
- Висока швидкість екстракції
- Екстракт повного спектру
- Використання різноманітних розчинників
- Нетоксичний
- Нетермічний (холодний) метод
- Швидкий процес екстракції
- Безпечний та простий у використанні
- Лінійна масштабованість
Коноплі проти марихуани
Cannabis – це родина рослин, яку можна класифікувати на C. Indica та C. Sativa. Коноплі та марихуана є видами Cannabis Sativa.
Порівнюючи коноплі та марихуану, існує величезна відмінність; тоді як коноплі містять дуже низьку концентрацію THC (0,3% або менше), марихуана багата на THC з концентраціями від 15% до 40%.
Тому, до недавнього часу, коноплі вирощували переважно для промислових цілей. Наразі коноплі також цінуються за їхній вихід CBD. CBD – це не-психоактивний каннабіноїд, який має протизапальні, анксиолітичні властивості. Марихуану вирощують переважно для її вмісту THC, який використовується для рекреаційних та медичних цілей.
Олія з конопель та CBD, основний каннабіноїд, що міститься в коноплях, є перспективними речовинами, які призначаються для допомоги при медичних станах, таких як тривожність, хронічне запалення, аутоімунні захворювання, біль, головні болі та мігрень, шлунково-кишкові розлади, серед інших.
Ультразвуковий гомогенізатор зондового типу UP400St є популярним ультразвуковим екстрактором, що використовується для ізоляції CBD, THC, CBG, CBN, інших каннабіноїдів, а також терпенів з конопель та марихуани.
Високопродуктивні ультразвукові екстрактори
Hielscher Ultrasonics пропонує малі, середні та промислові ультразвукові процесори, які можна експлуатувати 24/7. Залежно від вашої сировини та обсягу процесу, ми можемо запропонувати вам систему ультразвукової екстракції, яка відповідає вашим потребам. Ви можете обрати між партійною та безперервною екстракцією. Подальше масштабування до більших виробничих потужностей можна легко здійснити, оскільки ультразвукові процеси масштабуються лінійно.
Пілотні та промислові системи Hielscher можуть забезпечувати дуже високі амплітуди – дозволяючи працювати з амплітудами до 200µm надійно та безперервно в режимі 24/7 експлуатації. Для ще вищих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Надійність ультразвукових соникаторів Hielscher дозволяє виконувати операції в важких умовах та у складних середовищах.
Як виробник високопотужних ультразвукових екстракторів із багаторічним досвідом, Hielscher є вашим надійним партнером для складної екстракції. Ми консультуємо та допомагаємо нашим клієнтам своїми знаннями, супроводжуючи їх від перевірки доцільності до промислового впровадження.
Зв’яжіться з нами зараз! Ми раді обговорити з вами ваші вимоги до екстракції!
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Встановлення Hielscher UIP4000hdT, 4kW ультразвукового екстрактора, для промислової екстракції.
Література / Посилання
- 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.
Факти, які варто знати
Ультразвукова екстракція стала найбільш ефективною та зручною у використанні технікою для екстракції біоактивних сполук з рослинної сировини. Найбільш помітним прикладом успішної екстракції може бути ізоляція CBD та інших каннабіноїдів з канабісу.
Ультразвукова екстракція порівняно з традиційними методами екстракції
Замочування в етанолі є простим методом, але він дуже тривалий, виробнича потужність обмежена, а витрати на розчинник та енергію високі. Залишковий розчинник у кінцевому продукті заважає досягненню мети виробництва екстракту високої якості.
Екстракція з використанням закритої вуглеводневої системи потребує використання викопного палива, тому в кінцевому продукті можуть міститися канцерогенні речовини, такі як бензол.
Системи екстракції надкритичним CO2 мають високі інвестиційні витрати, а також високе енергоспоживання. Екстрактори на надкритичному CO2 потребують добре підготовленого персоналу для експлуатації, оскільки системи з високим тиском CO2 є небезпечними в експлуатації. Витік CO2 може призвести до задухи та загибелі працівників, які перебувають на місці.
Екстракція критичною водою є екологічно безпечною альтернативою, яка є повільною та вивільняє лише невелику частку біоактивних сполук.
Ультразвукова екстракція
Ультразвукова екстракція є інтенсифікуючою технікою екстракції, яку можна використовувати в поєднанні з водою (без розчинника) а також з розчинниками такими як етанол, етанол-вода, гліцерин, метанол, рослинні олії або інші розчинники на вибір. Ультразвукова екстракція сприяє масопереносу, завдяки чому можна отримати вихід екстрактів 95-99% . Ультразвукова обробка може бути легко масштабована та виробляє екстракти високої якості.
Малопотужний ультразвуковий екстрактор, такий як UP400St (400W) здатний обробити партію до 10L протягом 5-15min (залежно від параметрів процесу, таких як сировина (свіжа або сушена; бутони, листя, стебла), розчинник, температура).
Потужний 2kW ультразвуковий екстрактор UIP2000hdT може експлуатуватися як потокова система. У режимі протікання UIP2000hdT легко обробляє 200 до 800L/год (також залежно від параметрів процесу).
Інвестиційні витрати на ультразвуковий процесор низькі порівняно з екстрактором на CO2. Також енерговитрати на експлуатацію є незначними. Ультразвукові екстрактори дуже безпечні в експлуатації, легко очищуються та потребують дуже низького рівня обслуговування.
Канабіс
Біоактивні сполуки рослини канабісу (як конопель, так і марихуани) привернули значну увагу в останній час. Особливо для каннабіноїду каннабідіолу (CBD) було показано багато переваг для здоров’я, які варіюються від протипухлинних та протизапальних властивостей до знеболювальних та антидепресивних ефектів. Крім каннабідіолу, рослина канабісу містить безліч інших каннабіноїдів, таких як ТГК (тетрагідроканнабінол), каннабінол (CBN), каннабігерол (CBG), каннабіхромен (CBC) та каннабіндіол (CBND). Каннабіноїди продемонстрували величезний терапевтичний потенціал і перебувають у центрі уваги багатьох дослідницьких проектів.
Взаємодія різних каннабіноїдів та інших біоактивних сполук, таких як терпени, поліфеноли, флавоноїди та алкалоїди, здається, призводить до ще кращих переваг для здоров’я. Взаємодію різних терпенів, різних каннабіноїдів та інших рослинних сполук називають «ефектом оточення». Завдяки цьому ефекту оточення, повноспектрові екстракти, які можна успішно отримати за допомогою ультразвукової екстракції (UAE), відомі своїми винятковими терапевтичними ефектами.
Терпени канабісу
Терпеноїди – це компоненти ефірних олій, які можна знайти в рослинних матеріалах. Рослина канабісу дуже багата на терпени. У канабісі терпени виробляються в трихомах рослини. Трихоми – це блискучі, липкі кристали, які прикріплені до листя та суцвіть. Ці трихоми є природним захисним механізмом рослини канабісу, який захищає рослину від комах та тварин. Через запашний аромат терпени діють як репелент. Для нас, людей, найбільш помітною характеристикою терпенів канабісу є їхній запах. Ці терпени сприяють різноманітним перевагам для здоров’я рослини канабісу (конопель та марихуани).
Крім свого аромату та запаху, молекули терпенів є потужними рослинними речовинами, які пропонують різноманітні медичні переваги.
І марихуана, і коноплі роду Cannabis Sativa містять виняткову кількість терпеноїдів і містять понад 100 різних типів цих речовин.
Кожен терпен має унікальні властивості, які варіюються від седативних до підбадьорливих. Наприклад, неролідол має седативні та протитривожні ефекти, ліналоол допомагає контролювати симптоми тривоги та артриту, тоді як мірцен відомий тим, що знімає хронічний біль. Терпени β-Myrcene, Ɣ-pinene і гумулен зменшують запалення та мають аналгетичні ефекти.
Різні терпени є унікальними для канабісу, але багато терпенів, знайдених у канабісі, також присутні в кількох інших рослинах. Наприклад, каріофілен знайдено в листових овочах, хмелі а також у розмарині та орегано. Лімонен – це основний терпен, знайдений у цитрусових фруктах, таких як лимони та апельсини.
Ефект оточення
Кожен терпен відомий своїми специфічними терапевтичними ефектами. Однак відомо, що терпени та інші рослинні сполуки, такі як поліфеноли та флавоноїди, демонструють виняткові синергічні ефекти, які призводять до покращеного симбіозу між каннабіноїдами. Ця взаємодія різних біоактивних сполук відома як «ефект оточення“.
Ефект оточення робить терпени більш біодоступними та допомагає організму ефективніше засвоювати каннабіноїди.
Типи біоактивних сполук
Кількість, концентрація та різноманіття біоактивних сполук відповідають за лікувальні властивості ботанічного екстракту. Ці біоактивні сполуки синтезуються як вторинні метаболіти, які не сприяють росту або фотосинтезу в рослинах. Однак вони мають вирішальне значення для виживання рослин та їхньої взаємодії з навколишнім середовищем. Ботанічні біоактивні сполуки можна широко класифікувати на три класи: терпени та терпеноїди, алкалоїди та фенольні сполуки. Фенольні сполуки є найбільш поширеною групою вторинних метаболітів у рослинному царстві та добре відомі й цінуються за свої антиоксидантні ефекти. Іншим важливим класом низькомолекулярних фенольних сполук є флавоноїди, які також демонструють дуже сильні антиоксидантні ефекти.
Діапазон фенольних сполук включає фенольні кислоти, такі як бензойна та гідроксикорична кислоти, флавоноїди, такі як флавоны та флавоноли, лігнани та стильбени. Повноспектровий екстракт (наприклад, отриманий за допомогою ультразвукової екстракції з канабісу) включає всі ці різні ботанічні сполуки, які демонструють найширший спектр впливу на здоров’я.
Принцип дії ультразвукової екстракції
Ультразвукова екстракція базується на акустичних хвилях (ультразвук), які передаються в рідке середовище. Інтенсивні ультразвукові хвилі генерують цикли високого тиску / низького тиску. Через різницю тисків під час поширення ультразвукових хвиль через рідину виникають кавітаційні бульбашки. Імплозія цих кавітаційних бульбашок призводить до енергонасичених умов.
Ультразвукова екстракція активних сполук та ефірних олії базується на принципі дії акустичної кавітації. На наведеному вище рисунку показано ефект колапсу кавітаційної бульбашки та внаслідок цього вивільнення ефірної олії з рослинного матеріалу
джерело: Altaf et al. 2018
Умови поблизу імплодуючих кавітаційних бульбашок можуть бути екстремальними – виробляючи температури до 4500°C та тиски до 100 MPa. Імплозія та внаслідок цього різниця тисків призводять до дуже високих зсувних сил та турбулентності в кавітаційній гарячій точці. Поєднання цих факторів різниці тисків, різниці температур та зсуву сприяє масопереносу та, таким чином, процесам екстракції. Під дією інтенсивних сил ультразвукової кавітації клітини (наприклад, рослин, бактерій або тканин) руйнуються, а внутрішньоклітинний матеріал (такий як олії, ліпіди, білки та активні сполуки) вивільняється в навколишній розчинник.
Ультразвукова екстракція є тому переважним методом для інтенсифікації процесів екстракції.
Ультразвукова екстракція базується на акустичній кавітації та її гідродинамічних зсувних силах
Ультразвукові екстактори високої потужності від лабораторного до пілотного та промислового масштабу.