📑 Inhaltsverzeichnis
- Co to jest ultradźwięk?
- Ekstrakcja kannabinoidów
- Ekstrakt z konopi za pomocą ultradźwięków
- Ekstraktory ultradźwiękowe do ekstraktów pełnego spektrum
- Wytwarzanie rozpuszczalnych w wodzie nanoemulsji CBD za pomocą ultradźwięków
- Zalety systemów ultradźwiękowych
- Ultradźwięki do produkcji małych ilości aż do produkcji przemysłowej
- Często zadawane pytania na temat ekstrakcji konopi za pomocą ultradźwięków
- 💬 Fragen? Frag den Hanf-Buddy!
Kannabinoidy można ekstrakcji z rośliny konopi na wiele różnych sposobów. Do powszechnie stosowanych metod należą ekstrakcja rozpuszczalnikowa, ekstrakcja nadkrytycznego CO₂ i ekstrakcja ultradźwiękowa. Ultradźwięk od dawna jest sprawdzoną metodą uwalniania bioaktywnych substancji z materiału roślinnego. Ponieważ ekstrakcja ultradźwiękowa jest procesem nie-termicznym, a zatem szczególnie łagodnym, ultrasonografia o wysokiej mocy ugruntowała się na scenie kannabisowej jako wysoce efektywna metoda uzyskiwania CBD, THC i innych kannabinoidów.
Co to jest ultradźwięk?
Ultradźwięk definiuje się jako drgania dźwiękowe o częstotliwości powyżej 20 kHz, czyli ponad 20 000 drgań na sekundę. Jest to zakres, który znajduje się powyżej spektrum słuchu ludzkiego. Ultradźwięk obejmuje zatem bardzo szeroką gamę drgań akustycznych, w wyniku czego wiele różnych zastosowań należy do zakresu ultradźwięku. Do najczęstszych przykładów zastosowań należą obrazowanie medyczne u lekarza, sensor parkowania w samochodzie i niedestrukcyjne badanie materiałów. We wszystkich wymienionych przykładach chodzi o ultradźwięk o wysokiej częstotliwości i niedestrukcyjny.
O ultradźwiękach o wysokiej mocy mówi się, gdy wytwarzane są fale dźwiękowe o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości o częstotliwości około 20–60 kHz. Te gęste energetycznie fale dźwiękowe wytwarzają w płynach naprzemiennie cykle wysokiego ciśnienia (kompresja) i cykle niskiego ciśnienia (rzadkość). Podczas cyklu niskiego ciśnienia wysoce energetyczne fale ultradźwiękowe tworzą małe bąbelki próżniowe lub pustki w płynie. Gdy bąbelki osiągną objętość, przy której nie mogą już absorbować więcej energii, pękają podczas cyklu wysokiego ciśnienia. To zjawisko implozji bąbelków nazywa się kavitacją.
Kavitacja tworzy w płynie lub szlamie lokalne punkty gorące, które osiągają temperatury do 5000 K i ciśnienia do 2000 atm. Ponadto implozja bąbelków kawitacyjnych tworzy strumienie płynu z prędkościami do 280 m/s. Te lokalne warunki ekstremalne powodują pęknięcie komórek roślinnych, uwalniając bioaktywne substancje zahermetyzowane w wnętrzu komórki roślinnej.
Ekstrakcja kannabinoidów
Bioaktywne związki rośliny konopi przyciągnęły wiele uwagi w ostatnim czasie. W szczególności kannabinoidu kannabidiol (CBD) przypisuje się wiele pozytywnych skutków zdrowotnych, od właściwości przeciwnowotworowych i przeciwzapalnych po działanie łagodzące ból i antydepresyjne.
Obok kannabidiolu roślina konopi zawiera wiele innych kannabinoidów, takich jak THC (tetrahydrokanabinol), kanabinol (CBN), kanabigenol (CBG), kanabichromun (CBC) i kanabinodiol (CBND). Kannabinoidy wykazały ogromny potencjał terapeutyczny i są przedmiotem wielu badań naukowych. Aby przetworzyć kannabinoidy na leki, suplementy diety i produkty spożywcze, aktywne substancje muszą być uwolnione i wyizolowane z komórki roślinnej. Efektywne i proste zastosowanie ultradźwięków o wysokiej mocy sprawdziło się szczególnie dobrze przy produkcji kannabinoidów wysokiej jakości.
Ekstrakt z konopi za pomocą ultradźwięków
Ekstremalne warunki otoczenia w punktach gorących kawitacji ultradźwiękowej mają różne efekty na materiał roślinny i jego ekstrahowalność. Należą do nich przezwyciężenie selektywnej przepuszczalności błony komórkowej, zwiększona wymiana substancji między wnętrzem komórki a rozpuszczalnikiem, mechaniczny rozbój komórek i uwalnianie substancji wewnątrzkomórkowych (np. kannabinoidów). Te efekty skutkują wysoką wydajnością ekstrraktów wysokiej jakości w bardzo krótkim czasie ekspozycji na ultradźwięki. Za pomocą procesora ultradźwiękowego o mocy 400 W, takiego jak Hielscher’s UP400St, partia szlamu z konopi o objętości 10 litrów może być przetwarzana w ciągu 5–8 minut. Przemysłowe procesory ultradźwiękowe przetwarzają szlam konopi i rozpuszczalnik w ciągłym przepływie. Medium pompuje się przez reaktor ultradźwiękowy i tam się je naświetla. Na skalę przemysłową, za pomocą UIP4000hdT (4kW) można osiągnąć przepustowość około 3L/min.
Ze względu na wysoką wydajność ekstrakcji i szybkość ekstrakcja ultradźwiękowa okazała się niezwykle efektywna przy uwalnianiu kannabinoidów, takich jak kannabidiol (CBD), tetrahydrokanabinol (THC) i wielu innych cennych substancji z Cannabis Sativa i Cannabis Indica. Kawitacja ultradźwiękowa osiąga wydajność ekstrakcji od 95 do 99% kannabinoidów zawartych w roślinie konopi. Poprzez celowe dostrojenie parametrów (amplituda ultradźwięków, temperatura, ciśnienie, lepkość) proces ultradźwiękowy można optymalnie dostosować do materiału wyjściowego i docelowej jakości ekstrakcji.
Przy ekstrakcji ultradźwiękowej kannabinoidy można uzyskać nie tylko z kwiatów, ale również liści, łodyg i materiału korzeniowego.
Ekstraktory ultradźwiękowe do ekstraktów pełnego spektrum
Oddziaływanie różnych kannabinoidów i innych bioaktywnych związków, takich jak terpeny, polifenole, flawonoidy i alkoloidy, wydaje się intensyfikować pozytywne efekty zdrowotne. Współdziałanie różnych terpenów, różnych kannabinoidów i innych substancji roślinnych jest określane jako „efekt otoczenia“. Ze względu na efekt otoczenia ekstrakty zawierające pełne spektrum fitochimiów są szczególnie poszukiwane. Za pomocą ekstrakcji wspieranej ultradźwiękami można uzyskać wysokiej jakości ekstrakty pełnego spektrum, które znane są z ich nadzwyczajnych i terapeutycznych właściwości.
Wytwarzanie rozpuszczalnych w wodzie nanoemulsji CBD za pomocą ultradźwięków
CBD jest silnie hydrofobowe (odpychające wodę) i dlatego nie daje się łatwo rozpuścić ani zmieszać z wodą. Ze względu na hydrofobię czyste CBD ma również bardzo niską biodostępność. Oznacza to, że jeśli CBD jest spożywane w czystej postaci, większość pobranej ilości jest metabolizowana przez wątrobę i tylko około 6–9% CBD dostaje się do endokannabioidowego systemu organizmu człowieka. CBD działa jako agonista na receptorach endokannabioidowych, poprzez co CBD wpływa farmakologicznie na system kannabinoidowy, a tym samym na przykład wzmacnia układ odpornościowy, wspomaga terapię zwalczającą nowotwory lub działa jako antydepresant.
Aby zwiększyć biodostępność CBD, CBD jest przetwarzane na rozpuszczalną w wodzie formulację. W tym celu CBD rozpuszcza się w wysokiej jakości oleju (np. oleju MCT, oleju kokosowym, oleju z nasion konopi, oleju z oliwek itp.), a następnie przetwarzane za pomocą ultradźwięków na emulsję olej/woda. Kawitacja ultradźwiękowa tworzy rozmiary kropelek w zakresie nanometrów, osiągając doskonałą biodostępność. Poprzez ekspozycję na ultradźwięki można wytwarzać przejrzyste i transparentne, a nawet półprzezroczyste emulsje, ponieważ rozmiar kropelek w wyniku emulgowania ultradźwiękowego jest zmniejszany do około 10 nm. Jednocześnie stabilność emulsji uległa znacznej poprawie. Przy odpowiednim emulgatorzej nanoemulsje pozostają stabilne przez długi czas, dzięki czemu emulsja CBD może być przechowywana przez wiele miesięcy lub lat.
Oprócz nanoemulsji CBD do stosowania doustnego, za pomocą ultradźwięków można również wytwarzać lotiony, kremy i tynktury CBD.
Do wytwarzania nanoemulsji można zastosować to samo urządzenie ultradźwiękowe, które jest używane do ekstrakcji CBD. Dzięki temu koszty nabycia systemu ultradźwiękowego w produkcji CBD amortyzują się jeszcze szybciej.
Zalety systemów ultradźwiękowych
Zalety ekstrakcji ultradźwiękowej leżą w wysokiej wydajności, swobodnym wyborze rozpuszczalnika (np. woda, etanol, mieszanina woda-etanol, gliceryna, MCT-olej, oliwka itp., butan), a także prosty i bezpieczny operator. Dzięki intensywnym siłom mechanicznym ultradźwięków ekologiczne i łagodne rozpuszczalniki, takie jak woda, etanol itp., są zwykle wystarczające do osiągnięcia nadzwyczajnego wskaźnika ekstrakcji i wydajności. Dzięki temu ekstrakcja ultradźwiękowa skraca czas ekstrakcji i umożliwia zmniejszone zużycie rozpuszczalnika lub użycie łagodniejszych, delikatniejszych rozpuszczalników. Za pomocą ekstrakcji ultradźwiękowej można zatem uzyskać zarówno wyższe wskaźniki ekstrakcji, jak i zdrowsze ekstrakty (np. ekstrakty z zimną wodą). Ponieważ temperatura procesu podczas ekspozycji na ultradźwięki może być dokładnie kontrolowana, unika się zarówno rozkładu ekstraktów spowodowanego zbyt wysokimi temperaturami, jak i parowania substancji.
W porównaniu z ekstraktorami nadkrytycznego CO₂, koszty nabycia systemu ultradźwiękowego są niskie. Procesory ultradźwiękowe wyróżniają się również niskimi kosztami operacyjnymi, prostą, przyjazną dla użytkownika obsługą i bezpieczeństwem pracy.
Ultradźwięki do produkcji małych ilości aż do produkcji przemysłowej
Szczególną cechą przetwarzania ultradźwiękowego jest liniowa skalowalność procesu ekstrakcji. Badania wykonalności i produkcję małych partii można łatwo przeprowadzić za pomocą przenośnego urządzenia ultradźwiękowego w otwartym pojemniku. Dzięki temu łatwo jest testować efektywność i jakość procesu ekstrakcji ultradźwiękowej. Wszystkie wyniki uzyskane na małą skalę można w pełni skalować w górę i reprodukować. Cyfrowa kontrola ekstraktora ultradźwiękowego oraz rejestrowanie parametrów ultradźwięków na wewnętrznej karcie SD umożliwiają precyzyjne monitorowanie procesu i reprodukowalność utrzymywania stałych standardów jakości.
Portfolio produktów Hielscher Ultrasonics oferuje ekstraktory ultradźwiękowe na każdą skalę – od urządzenia ręcznego 50 W do przemysłowego ultradźwięku 16 kW do produkcji wbudowanej. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu Hielscher Ultrasonics w ekstrakcji ultradźwiękowej i instalacji kilkuset systemów ekstrakcji ultradźwiękowej na całym świecie gwarantowana jest kompetentna i kompleksowa konsultacja.
Często zadawane pytania na temat ekstrakcji konopi za pomocą ultradźwięków
Jak działa ekstrakcja konopi za pomocą ultradźwięków?
Ultradźwięki o wysokiej mocy tworzą w płynie drobne bąbelki kawitacyjne, które podczas pękania rozbijają komórki roślinne i uwalniają kannabinoidy. Ponieważ procedura działa w sposób nie-termiczny, jest szczególnie delikatna. Przegląd wszystkich metod zawiera nasz kompletny przewodnik ekstrakcji konopi i koncentratów.
Jakie rozpuszczalniki nadają się do ekstrakcji ultradźwiękowej?
Dzięki intensywnym siłom mechanicznym zwykle wystarczą łagodne, ekologiczne rozpuszczalniki, takie jak woda, etanol, mieszanina woda-etanol, MCT lub olejek z oliwek. Możliwe jest również butan – jak na przykład w Butane Honey Oil i Water Hash.
Jaka jest wydajność ekstrakcji CBD ultradźwiękowej?
Kawitacja ultradźwiękowa osiąga wydajność ekstrakcji od 95 do 99% kannabinoidów zawartych w roślinie – przy znacznie krótszym czasie procesu niż metody klasyczne. Wyjaśniamy, czym dokładnie jest kannabidiol i jak działa w artykule Co to jest kannabidiol?.
Ekstrakcja ultradźwiękowa czy CO₂ – co jest lepsze?
W porównaniu z nadkrytyczną ekstrakcją CO₂, koszty nabycia i eksploatacji systemu ultradźwiękowego są niskie, obsługa jest prostsza, a proces można skalować liniowo. Oba procesy dostarczają ekstraktów pełnego spektrum, które korzystają z efektu otoczenia.
Co to są rozpuszczalne w wodzie nanoemulsje CBD?
Za pomocą ultradźwięków CBD rozpuszczony w oleju można przetwarzać na emulsję olej-w-wodzie z rozmiarami kropelek około 10 nm. To znacznie zwiększa biodostępność i stanowi podstawę wielu tynktur, kremów i losionów – na przykład dla pielęgnacji skóry CBD.
Branchen-Update
News, Analysen und Reportagen — mehrmals im Monat direkt in dein Postfach.
Folge uns
