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カンナビノイドはさまざまな方法でカンナビス植物から抽出できます。一般的な方法には、溶媒抽出、超臨界CO₂抽出、超音波抽出が含まれます。超音波は長年にわたり、植物材料から生物活性物質を放出するための確立された方法です。超音波抽出は非熱的でありながら特に温和なプロセスであるため、高出力超音波はカンナビス業界でCBD、THC、その他のカンナビノイドを獲得するための高効率な方法として確立されています。
超音波とは何か
超音波とは、20 kHz以上、つまり毎秒20,000振動以上の音波振動として定義されます。これは人間の聴覚範囲を超える領域です。超音波は非常に幅広い音響振動の範囲をカバーしており、多くの異なる用途がこの分野に含まれます。最もよく知られている応用例には、医学画像検査、自動車の駐車支援、および材料の非破壊試験があります。これらの例は、高周波で非破壊的な超音波です。
高出力超音波とは、約20～60 kHzの周波数を持つ高強度の低周波音波が生成される場合です。これらのエネルギー密度の高い音波は、液体内に交互の高圧サイクル（圧縮）と低圧サイクル（希薄化）を生成します。低圧サイクル中に、高エネルギーの超音波は液体内に小さな真空泡または空洞を形成します。これらの泡が追加のエネルギーを吸収できないボリュームに達すると、高圧サイクル中に破裂します。この気泡内破裂の現象はキャビテーションと呼ばれます。
キャビテーションにより、液体またはスラリー内に最高5000 Kの温度と2000 atmまでの圧力に達するローカルホットスポットが生成されます。さらに、キャビテーション気泡の内破により、最大280 m/sの速度を持つ液体ジェットが生成されます。これらのローカルに発生する極端な条件を通じて、植物細胞が破裂し、植物細胞の内部に閉じ込められている生物活性物質が自由にアクセスできるようになります。
カンナビノイド抽出
カンナビス植物の生物活性化合物は、最近多くの注目を集めています。特にカンナビノイドのカンナビジオール（CBD）については、がんと戦う特性と抗炎症特性から疼痛緩和と抗うつ効果まで、多くのポジティブな健康効果が証明されています。
カンナビジオールに加えて、カンナビス植物にはTHC（テトラヒドロカンナビノール）、カンナビノール（CBN）、カンナビゲロール（CBG）、カンナビクロメン（CBC）、カンナビノジオール（CBND）などの多くのカンナビノイドが含まれています。カンナビノイドは膨大な治療可能性を示しており、多くの研究研究の焦点となっています。カンナビノイドを医薬品、サプリメント、嗜好品に処理するには、活性成分を植物細胞から放出して単離する必要があります。高出力超音波の効率的で簡単な使用は、高品質のカンナビノイドの生産に特に証明されています。
超音波によるカンナビス抽出物
超音波キャビテーションのホットスポットにおける極端な環境条件は、植物材料とその抽出可能性に様々な影響を及ぼします。これには、細胞膜の選択的透過性の克服、細胞内部と溶媒間の物質交換の増加、機械的細胞溶解、細胞内物質（例えば、カンナビノイド）の放出が含まれます。これらの効果は、非常に短い音響期間内に高い収率と質の高い抽出物をもたらします。400ワットの超音波プロセッサー（Hielscher’s UP400Stなど）では、10リットルのカンナビススラリーバッチを5～8分以内に処理できます。工業用超音波プロセッサーは、カンナビスと溶媒のスラリーを連続流で処理します。この場合、媒体はポンプで超音波反応器に送られ、そこで音波処理されます。工業規模では、UIP4000hdT（4kW）で約3L/minを処理できます。
高い抽出収率と速度のため、超音波抽出は、カンナビジオール（CBD）、テトラヒドロカンナビノール（THC）、およびカンナビス・サティバおよびカンナビス・インディカからの多くの他の貴重な物質を放出する場合に特に効率的であることが証明されています。超音波キャビテーションは、カンナビス植物に含まれるカンナビノイドの95～99％の抽出収率を達成しています。パラメータ（超音波振幅、温度、圧力、粘度）の対象を絞った設定により、超音波プロセスを原料および目標とする抽出物品質に最適に適応させることができます。
超音波抽出では、カンナビノイドは花からだけでなく、葉、茎、根材料からも抽出できます。
フルスペクトラム抽出用の超音波抽出器
様々なカンナビノイドおよびテルペン、ポリフェノール、フラボノイド、アルカロイドなどの他の生物活性化合物の相互作用は、ポジティブな健康効果を強化するように思われます。様々なテルペン、様々なカンナビノイド、および他の植物物質の相互作用は、「アントゥラージュ効果」と呼ばれています。このアントゥラージュ効果のため、植物化学物質の完全なスペクトラムを含む抽出物は特に人気があります。超音波支援抽出を通じて、その異常な治療効果で知られている高品質のフルスペクトラム抽出物を獲得できます。
超音波で水溶性CBD ナノエマルジョンを製造する
CBDは強く親油性（水を反発する）であり、したがって水に簡単に溶解または混合することはできません。親油性のため、純粋なCBDはまた非常に低いバイオアベイラビリティを示しています。これは、CBDが純粋な形で消費されるとき、摂取量の大部分が肝臓によって代謝され、CBDのわずか約6～9％が人間の生物体のエンドカンナビノイドシステムに到達することを意味しています。CBDはエンドカンナビノイド受容体のアゴニストとして作用し、これによってCBDはカンナビノイドシステムに薬理学的に影響を及ぼし、したがって例えば免疫システムを強化し、がん治療を支援し、または抗うつ薬として機能します。
CBDのバイオアベイラビリティを高めるために、CBDは水溶性製剤に処理されます。このため、CBDを高品質の油（例えば、MCTオイル、ココナッツオイル、ヘンプシードオイル、オリーブオイルなど）に溶解し、その後、超音波を使用してオイル/水エマルジョンに処理します。超音波キャビテーションはナノメートル範囲の液滴サイズを生成し、優れたバイオアベイラビリティを実現します。超音波で音響化することにより、超音波乳化により液滴サイズを約10 nmに縮小させるため、クリアで透明またはさらに半透明のエマルジョンを製造できます。これにより、エマルションの安定性も大幅に向上します。適切な乳化剤を使用すると、ナノエマルジョンは長期的に安定なままであり、CBDエマルジョンを数ヶ月または数年間保存できます。
CBD ナノエマルジョンによる経口投与に加えて、超音波を使用してCBDローション、クリーム、チンキを製造することもできます。
ナノエマルジョンの製造のために、CBDの抽出にも使用される同じ超音波装置を使用できます。これにより、CBD生産におけるウルトラサウンドシステムの獲得がさらに早く償却されます。
超音波システムの利点
超音波抽出の利点は、高い収率、溶媒の自由な選択（例えば、水、エタノール、水-エタノール混合物、グリセリン、MCTオイル、オリーブオイル、ブタンなど）、および簡単で安全な操作にあります。超音波の強烈な機械的力により、生態学的および温和な溶媒（水、エタノールなど）は通常、卓越した抽出率と収率を達成するのに十分です。これにより、超音波抽出は抽出時間を短縮し、溶媒使用を削減または温和でより優しい溶媒の使用を可能にします。超音波抽出を通じて、より高い抽出率とより健康的な抽出物（例えば、冷たい水抽出）の両方を達成できます。プロセス温度は音響化中に正確に制御できるため、高すぎる温度による抽出物の分解と物質の蒸発の両方が回避されます。
超臨界CO₂抽出器と比較して、超音波システムの取得コストは低いです。運用コスト、シンプルでユーザーフレンドリーな操作、および労働安全衛生でも、超音波プロセッサーは優れています。
小量の製造から工業生産までの超音波
超音波処理の特別な特徴は、抽出プロセスの線形スケーラビリティにあります。実行可能性研究と小規模バッチの生産は、開いた容器内のハンディ超音波装置で簡単に実行できます。これにより、超音波抽出プロセスの効率と品質を簡単にテストできます。小規模で達成されたすべての結果は、完全にスケールアップおよび再現できます。超音波抽出器のデジタル制御および内部SDカード上の超音波パラメーターの記録により、プロセスの正確な監視と一貫した品質基準の再現性が可能になります。
Hielscher Ultrasonics社製品ポートフォリオは、あらゆる規模の超音波抽出器を提供しています – 50ワットのハンディ機器から、インライン生産用の16kW工業用超音波まで。Hielscher Ultrasonics社の超音波抽出における数十年の経験と、世界中に数百の超音波抽出システムを設置した実績により、専門的で包括的なコンサルテーションが保証されます。
超音波によるカンナビス抽出に関するよくある質問
超音波によるカンナビス抽出はどのように機能するのか？
高出力超音波は液体内に小さなキャビテーション気泡を生成し、破裂するときに植物細胞を破壊してカンナビノイドを放出します。このプロセスは非熱的に動作するため、特に優しいです。すべてのメソッドの概要については、カンナビス抽出と濃縮物に関する完全ガイドをご覧ください。
超音波抽出にはどの溶媒が適しているか？
強烈な機械力のおかげで、水、エタノール、水-エタノール混合物、MCTまたはオリーブオイルなどの温和で生態学的な溶媒は通常十分です。ブタンも可能です – ブタンハニーオイルとウォーターハッシュなど。
超音波CBD抽出の収率はどのくらいか？
超音波キャビテーションは、植物に含まれるカンナビノイドの95～99％の抽出収率を達成します – 従来の方法よりもはるかに短い処理時間で。カンナビジオールが正確に何であり、どのように機能するかについて説明した記事はカンナビジオールとはです。
超音波抽出またはCO₂抽出 – どちらが優れているか？
超臨界CO₂抽出と比較して、超音波システムの獲得および運用コストは低く、操作はより簡単で、プロセスは線形スケーラブルです。どちらの方法も、アントゥラージュ効果から恩恵を受けるフルスペクトラム抽出物を提供します。
水溶性CBDナノエマルジョンとは何か？
超音波を使用すると、油に溶解したCBDを約10 nmのドロップレットサイズを持つ水中オイルエマルジョンに処理できます。これにより、バイオアベイラビリティが大幅に向上し、多くのチンキ剤、クリーム、ローションの基礎となります – CBDスキンケアなど。
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