📑 Inhaltsverzeichnis
- Che cos’è l’ultrasuono?
- Estrazione dei cannabinoidi
- Estratto di cannabis tramite ultrasuoni
- Estrattori a ultrasuoni per estratti full-spectrum
- Produrre nanoemulsioni di CBD solubili in acqua con gli ultrasuoni
- Vantaggi dei sistemi a ultrasuoni
- Ultrasuoni per la produzione da piccole quantità alla produzione industriale
- Domande frequenti sull’estrazione di cannabis con ultrasuoni
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I cannabinoidi possono essere estratti dalla pianta di cannabis in vari modi. I metodi comuni includono l’estrazione con solvente, l’estrazione con CO₂ supercritico e l’estrazione a ultrasuoni. L’ultrasuono è da lungo tempo un metodo collaudato per rilasciare sostanze bioattive dal materiale vegetale. Poiché l’estrazione a ultrasuoni è un processo non-termico e quindi particolarmente delicato, gli ultrasuoni ad alta potenza si sono affermati nella comunità cannabica come metodo altamente efficiente per l’estrazione di CBD, THC e altri cannabinoidi.
Che cos’è l’ultrasuono?
L’ultrasuono è definito come oscillazioni sonore con frequenza superiore a 20 kHz, cioè più di 20.000 oscillazioni al secondo. Questo è il range che supera lo spettro uditivo umano. L’ultrasuono copre quindi una gamma molto ampia di oscillazioni acustiche, il che significa che numerose applicazioni diverse rientrano nel campo dell’ultrasuono. Gli esempi di applicazione più noti includono le tecniche di imaging medico, i sistemi di parcheggio automatico nelle auto e i test non distruttivi dei materiali. Negli esempi citati si tratta di ultrasuoni ad alta frequenza e non distruttivi.
Si parla di ultrasuoni ad alta potenza quando vengono generate onde sonore ad alta intensità e bassa frequenza con una frequenza di circa 20–60 kHz. Queste onde sonore ad elevata densità energetica creano cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (rarefazione) nei liquidi. Durante un ciclo di bassa pressione, le onde ultrasonore ad alta energia formano piccole bolle di vuoto o cavità nel liquido. Quando queste bolle raggiungono un volume in cui non possono più assorbire energia, si rompono durante un ciclo di alta pressione. Questo fenomeno dell’implosione delle bolle è chiamato cavitazione.
La cavitazione crea hotspot locali nel liquido o nella sospensione, che raggiungono temperature fino a 5000 K e pressioni fino a 2000 atm. Inoltre, l’implosione delle bolle di cavitazione genera getti di liquido con velocità fino a 280 m/s. Attraverso queste condizioni locali estreme, le cellule vegetali si rompono, liberando così le sostanze bioattive che erano confinate all’interno della cellula vegetale.
Estrazione dei cannabinoidi
I composti bioattivi della pianta di cannabis hanno attirato molta attenzione negli ultimi tempi. In particolare, per il cannabinoide cannabidiolo (CBD) sono stati dimostrati molti effetti positivi sulla salute, che vanno da proprietà antitumorali e antinfiammatorie a effetti analgesici e antidepressivi.
Oltre al cannabidiolo, la pianta di cannabis contiene numerosi altri cannabinoidi come THC (tetraidrocannabinolo), cannabinolo (CBN), cannabigerolo (CBG), cannabicromene (CBC) e cannabinodiol (CBND). I cannabinoidi hanno dimostrato un enorme potenziale terapeutico e sono al centro di molti studi di ricerca. Per trasformare i cannabinoidi in farmaci, integratori alimentari e prodotti per il consumo, i principi attivi devono essere liberati e isolati dalla cellula vegetale. L’applicazione efficiente e semplice degli ultrasuoni ad alta potenza si è rivelata particolarmente utile per la produzione di cannabinoidi di alta qualità.
Estratto di cannabis tramite ultrasuoni
Le condizioni ambientali estreme negli hotspot della cavitazione ultrasonica hanno vari effetti sul materiale vegetale e sulla sua estraibilità. Questi includono il superamento della permeabilità selettiva della membrana cellulare, l’aumento dello scambio di massa tra l’interno della cellula e il solvente, la disruzione meccanica delle cellule e il rilascio delle sostanze intracellulari (ad esempio cannabinoidi). Questi effetti risultano in un’elevata resa di estratti di alta qualità in un tempo di sonicazione molto breve. Con un processore a ultrasuoni da 400 Watt come l’UP400St di Hielscher, un lotto di 10 litri di sospensione di cannabis può essere elaborato in 5–8 minuti. I processori a ultrasuoni industriali elaborano la sospensione di cannabis e solvente in flusso continuo. Il mezzo viene pompato attraverso un reattore a ultrasuoni dove viene sonicato. Su scala industriale, con un UIP4000hdT (4kW) è possibile elaborare circa 3L/min.
Grazie all’elevata resa dell’estratto e alla velocità, l’estrazione a ultrasuoni si è rivelata particolarmente efficiente per il rilascio di cannabinoidi come cannabidiolo (CBD), tetraidrocannabinolo (THC) e molte altre sostanze preziose da Cannabis Sativa e Cannabis Indica. La cavitazione ultrasonica raggiunge una resa di estratto del 95-99% dei cannabinoidi contenuti nella pianta di cannabis. Regolando con precisione i parametri (ampiezza ultrasonica, temperatura, pressione, viscosità), il processo a ultrasuoni può essere ottimizzato in base al materiale di partenza e alla qualità desiderata dell’estratto.
Con l’estrazione a ultrasuoni, i cannabinoidi possono essere estratti non solo dai fiori, ma anche le foglie, i gambi e il materiale radicale possono essere elaborati.
Estrattori a ultrasuoni per estratti full-spectrum
L’interazione dei vari cannabinoidi e di altre sostanze bioattive come terpeni, polifenoli, flavonoidi e alcaloidi sembra intensificare gli effetti positivi sulla salute. La sinergia di vari terpeni, diversi cannabinoidi e altri fitochimici è denominata «effetto entourage». A causa di questo effetto entourage, gli estratti che contengono l’intero spettro dei fitochimici sono particolarmente richiesti. Attraverso l’estrazione assistita a ultrasuoni, è possibile ottenere estratti full-spectrum di alta qualità, noti per i loro effetti straordinari e terapeutici.
Produrre nanoemulsioni di CBD solubili in acqua con gli ultrasuoni
Il CBD è fortemente idrofobo (cioè repellente all’acqua) e quindi non può essere facilmente sciolto o miscelato in acqua. A causa dell’idrofobicità, il CBD puro ha anche una biodisponibilità molto bassa. Ciò significa che quando il CBD viene consumato in forma pura, la maggior parte della quantità assunta viene metabolizzata dal fegato e solo circa il 6–9% del CBD raggiunge il sistema endocannabinoide dell’organismo umano. Il CBD agisce come agonista sui recettori dell’endocannabinoide, per cui il CBD influenza farmacologicamente il sistema cannabinoide e quindi, ad esempio, rafforza il sistema immunitario, aiuta nella terapia anti-cancro o agisce come antidepressivo.
Per aumentare la biodisponibilità del CBD, quest’ultimo viene trasformato in una formulazione solubile in acqua. A questo scopo, il CBD viene sciolto in un olio di alta qualità (ad esempio olio MCT, olio di cocco, olio di semi di canapa, olio d’oliva, ecc.) e successivamente trasformato a ultrasuoni in un’emulsione olio/acqua. La cavitazione ultrasonica crea dimensioni di gocce nell’intervallo nanometrico, il che si traduce in un’eccellente biodisponibilità. Attraverso la sonicazione a ultrasuoni è possibile produrre emulsioni chiare e trasparenti o addirittura traslucide, poiché la dimensione delle gocce viene ridotta a circa 10 nm attraverso l’emulsificazione a ultrasuoni. Questo migliora anche significativamente la stabilità dell’emulsione. Con l’emulsionante giusto, le nanoemulsioni rimangono stabili a lungo termine, consentendo la conservazione dell’emulsione di CBD per diversi mesi o anni.
Oltre alle nanoemulsioni di CBD per somministrazione orale, gli ultrasuoni possono essere utilizzati anche per produrre lozioni, creme e tinture al CBD.
Per la produzione di nanoemulsioni è possibile utilizzare lo stesso dispositivo a ultrasuoni utilizzato per l’estrazione del CBD. Ciò consente all’investimento in un sistema a ultrasuoni di ammortizzarsi ancora più rapidamente nella produzione di CBD.
Vantaggi dei sistemi a ultrasuoni
I vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni risiedono nell’elevata resa, nella libera scelta del solvente (ad esempio acqua, etanolo, miscela acqua-etanolo, glicerina, olio MCT, olio d’oliva, butano, ecc.), nonché nel funzionamento semplice e sicuro. Grazie alle intense forze meccaniche degli ultrasuoni, i solventi ecologici e delicati come acqua, etanolo, ecc. sono generalmente sufficienti per ottenere un tasso di estrazione e una resa straordinari. In questo modo, l’estrazione a ultrasuoni riduce il tempo di estrazione e consente un ridotto utilizzo di solventi o l’uso di solventi più delicati e gentili. Attraverso l’estrazione a ultrasuoni è quindi possibile ottenere sia tassi di estrazione più elevati che estratti più sani (ad esempio estratti di acqua fredda). Poiché la temperatura del processo può essere controllata con precisione durante la sonicazione, si evitano sia la degradazione degli estratti dovuta a temperature troppo elevate che l’evaporazione delle sostanze.
Rispetto a un estrattore di CO₂ supercritico, i costi di acquisizione di un sistema a ultrasuoni sono bassi. I processori a ultrasuoni hanno anche punti di forza nei costi di gestione, nel funzionamento semplice e intuitivo e nella sicurezza del lavoro.
Ultrasuoni per la produzione da piccole quantità alla produzione industriale
Una particolarità dell’elaborazione a ultrasuoni risiede nella scalabilità lineare del processo di estrazione. Gli studi di fattibilità e la produzione di piccoli lotti possono essere facilmente condotti con un dispositivo a ultrasuoni portatile in un recipiente aperto. Ciò rende facile testare l’efficienza e la qualità del processo di estrazione a ultrasuoni. Tutti i risultati ottenuti su piccola scala possono essere completamente aumentati e riprodotti. Il controllo digitale dell’estrattore a ultrasuoni e la registrazione dei parametri ultrasonici su una scheda SD interna consentono il monitoraggio preciso del processo e la riproducibilità di standard qualitativi coerenti.
Il portafoglio di prodotti di Hielscher Ultrasonics offre estrattori a ultrasuoni per ogni scala – da dispositivi portatili da 50 Watt fino a ultrasuoni industriali da 16 kW per la produzione inline. Grazie alla pluridecennale esperienza di Hielscher Ultrasonics nell’estrazione a ultrasuoni e all’installazione di diversi centinaia di sistemi di estrazione a ultrasuoni in tutto il mondo, è garantita una consulenza competente e completa.
Domande frequenti sull’estrazione di cannabis con ultrasuoni
Come funziona l’estrazione di cannabis con ultrasuoni?
Gli ultrasuoni ad alta potenza creano minuscole bolle di cavitazione nel liquido che, al loro scoppio, rompono le cellule vegetali e liberano i cannabinoidi. Poiché il processo funziona in modo non-termico, è particolarmente delicato. Una panoramica di tutti i metodi è fornita dalla nostra guida completa all’estrazione di cannabis e ai concentrati.
Quali solventi sono adatti all’estrazione a ultrasuoni?
Grazie alle intense forze meccaniche, solventi lievi e ecologici come acqua, etanolo, una miscela acqua-etanolo, olio MCT o olio d’oliva sono generalmente sufficienti. Anche il butano è possibile, come avviene ad esempio in Butane Honey Oil e Water Hash.
Qual è la resa dell’estrazione a ultrasuoni del CBD?
La cavitazione ultrasonica raggiunge una resa di estrazione del 95–99% dei cannabinoidi contenuti nella pianta, con una durata del processo significativamente inferiore rispetto ai metodi classici. Spieghiamo esattamente cos’è il cannabidiolo e come funziona nel contributo Che cos’è il cannabidiolo?.
Estrazione a ultrasuoni o a CO₂ – quale è migliore?
Rispetto all’estrazione di CO₂ supercritico, i costi di acquisizione e di gestione di un sistema a ultrasuoni sono bassi, il funzionamento è più semplice e il processo è scalabile linearmente. Entrambi i metodi forniscono estratti full-spectrum che beneficiano dell‘effetto entourage.
Che cosa sono le nanoemulsioni di CBD solubili in acqua?
Con gli ultrasuoni, il CBD sciolto in olio può essere trasformato in un’emulsione olio-in-acqua con dimensioni di gocce di circa 10 nm. Ciò aumenta significativamente la biodisponibilità ed è la base di molte tinture, creme e lozioni, ad esempio per la cura della pelle al CBD.
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