L’estrazione ad ultrasuoni è un metodo delicato, non termico, semplice e veloce, che trova applicazione nei settori farmaceutico, medicale, nutraceutico, alimentare e cosmetico.
La cannabis negli ultimi anni si sta imponendo in maniera crescente soprattutto in ambito medico nella terapia del dolore. Il CBD è una sostanza non psico-attiva, che dimostra una vasta efficacia e un livello di tolleranza molto buono.
Principi standard nell’estrazione di cannabis
Per la produzione di derivati della cannabis, i cannabinoidi e le altre sostanze vengono estratti attraverso diversi processi dai germogli e dalle foglie della pianta di canapa.
Possono essere impiegati diversi tipi di solventi in questo processo; alcuni tra quelli adoperati: acqua, CO2, etanolo, metanolo, butano, propano, olio d’oliva e olio di cocco.
La scelta è legata a diversi fattori: uso dell’estratto ottenuto, tipo di processo, quantità di estratto da ottenere.
Recupero del solvente nell’estrazione di cannabis.
Al termine del processo di estrazione, il solvente deve essere separato dall’estratto senza lasciare traccia. Se si utilizzano solventi costosi, è consigliabile avere un sistema di recupero efficace. Tra i vari metodi che si possono utilizzare, in ambito laboratorio e impianti pilota sono molto diffusi gli evaporatori rotanti sottovuoto, che consentono di recuperare i solventi controllando la temperatura e senza alterare il fitocomplesso estratto.
I migliori risultati per quanto concerne gli estratti vegetali si ottengono con una temperatura compresa tra gli 0 °C e i 60 °C. Ottimizzare la temperatura e la pressione consente di ricavare estratti con un profilo terpenico intatto.
Sonicazione ed estrazione.
L’estrazione tramite ultrasuoni si basa sull’effetto della cavitazione: si tratta di cicli ripetuti di compressione e depressione in un liquido. Questi cicli creano delle bolle di vuoto che sono instabili. Al raggiungimento di una dimensione critica, le bolle collassano violentemente e il liquido raggiunge localmente altissime pressioni e temperature. Queste intense forze superano la selettività della membrana, perforano e rompono la parete cellulare e questo determina un alto trasferimento di massa interna al solvente circostante.
Affinamento degli estratti della cannabis
Prima dell’estrazione, i cannabinoidi possono essere attivati tramite un processo chiamato “decarbossilazione”, il quale migliora la biodisponibilità degli stessi.
Segue la fase di estrazione in solvente, la filtrazione della parte solida e la rimozione del solvente.
Al termine, si ricava un olio grezzo definito “full spectrum” che contiene tutto il fitocomplesso della pianta e inoltre cere vegetali, lipidi, terpeni e la clorofilla.
Durante le varie fasi del processo, che si tratti di decarbossilazione, distillazione o winterizzazione, il controllo della temperatura svolge un ruolo fondamentale. In generale, i tempi si abbreviano con l’aumentare della temperatura.
Estrazione con anidride carbonica supercritica
L’anidride carbonica supercritica si ottiene quando pressione e temperatura vengono portati oltre il punto critico, ad una temperatura di oltre 31°C e una pressione superiore ai 73 atm.
In questo stato l’anidride carbonica ha proprietà intermedie tra quelle dello stato gassoso e quelle dello stato liquido: infatti possiede densità paragonabile al liquido ma viscosità simile a un gas. Questo migliora le sue doti di solvente. Durante il processo di estrazione la pressione viene ridotta, così che la CO2 si volatilizzi rilasciando le sostanze dissolte.
I dispositivi di estrazione più sviluppati consentono addirittura il frazionamento e di conseguenza l’isolamento di componenti specifici. Una refrigerazione integrata semplifica il riciclo dell’anidride carbonica.
Ultrasuoni Hielscher.
L’estrazione ad ultrasuoni di cannabis nasce dalla necessità di soddisfare una domanda sempre crescente di cannabinoidi di alta qualità. I modelli di estrattori ad ultrasuoni Hielscher sono disponibili sia per l’ambito laboratoriale che per quello industriale, permettono il controllo completo dei parametri, di regolarne l’ampiezza, la durata, la pressione e la composizione del liquido.
Nel nostro assortimento ci sono tutti i dispositivi necessari per soddisfare tutte le esigenze di produzione: da pochi ml di prodotto a diverse centinaia di litri. I singoli sistemi ad ultrasuoni sono semplici da gestire e il software di gestione è sempre lo stesso sia sui piccoli dispositivi sia su quelli industriali. Ciò significa che una volta messo a punto il processo su piccola scala, è possibile effettuare uno scale up accurato anche su grandi quantità.
I vantaggi dell’estrazione di cannabis ad ultrasuoni.
L’estrazione ad ultrasuoni è un processo riproducibile, i risultati possono essere ripetuti per un estratto standardizzato di qualità. Gli ultrasuoni lavorano a basse pressioni (da 1 a 3-4 bar al massimo) e a temperatura ambiente. Il solvente più utilizzato è l’acqua o miscele di acqua ed alcool etilico. Questo metodo efficiente ed affidabile riduce i tempi di estrazione e ne aumenta la resa, abbassando i costi e assicurando un tasso di estrazione completo. Rispetta l’ambiente attraverso l’estrazione ecologica, garantendo l’efficienza energetica e l’assenza di prodotti chimici tossici o pericolosi.
Fonti: Hielscher, Julabo, Altrasonic.
Q&A 1: Principio di funzionamento
Q: Come funziona l'estrazione ad ultrasuoni della cannabis e perché è più efficace dei metodi tradizionali?
R: L'estrazione ad ultrasuoni si basa sul principio della cavitazione acustica: onde ultrasoniche ad alta potenza (20-100 kHz) generano cicli ripetuti di compressione e decompressione nel solvente, creando bolle di vuoto instabili che collassano violentemente. Questo collasso genera forze di taglio intense che perforano e rompono le pareti cellulari della pianta di Cannabis, permettendo al solvente (acqua, etanolo o oli vegetali) di penetrare rapidamente all'interno delle cellule e rilasciare cannabinoidi, terpeni e altri composti bioattivi.ispfv.alkemyplay+2
Vantaggi rispetto alla macerazione tradizionale:
Tempo di processo: 10 minuti contro 24-48 ore di macerazione
Resa: statisticamente equivalente o superiore (CBD: 0,58-0,59% p/p)
Temperatura: lavoro a temperatura ambiente, processo non termico
Qualità: mantenimento delle proprietà organolettiche e assenza di ossidazione
Ecocompatibilità: ridotti o assenti solventi chimici tossici
Q&A 2: Parametri operativi e ottimizzazione
Q: Quali sono i parametri chiave da ottimizzare per un'estrazione ad ultrasuoni efficiente e quali solventi sono più indicati?
R: I parametri critici per un'estrazione ottimale sono:
| Parametro | Valore ottimale | Effetto |
|---|---|---|
| Ampiezza | 2-7 mm (sonotrodo) | Determina l'intensità della cavitazione |
| Tempo | 10 minuti | Riduzione del 95% rispetto alla macerazione |
| Frequenza | 20-40 kHz | Frequenza standard per estrazione industriale |
| Temperatura | Ambiente (20-25°C) | Processo non termico, preserva terpeni |
| Pressione | 1-4 bar | Bassa pressione, sicuro |
Solventi più indicati:
Etanolo acquoso (70-95%): migliore resa per CBD e THC
Acqua pura: estrazione ecologica, estratti full-spectrum
Olio extravergine d'oliva: per estratti medicinali, mantiene proprietà organolettichecannabisterapeutica+1
MCT oil / olio di canapa: alternative per estratti cosmetici
Importante: La decarbossilazione prelieante a 115°C ottimizza la resa in cannabinoidi senza degradare i terpeni.
Q&A 3: Confronto con CO₂ supercritica e standardizzazione
Q: Come si confronta l'estrazione ad ultrasuoni con l'estrazione con CO₂ supercritica e può garantire la standardizzazione degli estratti?
R: L'estrazione ad ultrasuoni supera la CO₂ supercritica in diversi aspetti chiave:
| Criterio | Ultrasuoni | CO₂ Supercritica |
|---|---|---|
| Resa | Superiore o uguale | Inferiore sugli stessi tempi |
| Velocità | 10 minuti | 2-4 ore |
| Costo capitale | €10.000-50.000 | €100.000-500.000+ |
| Manutenzione | Minima, semplice | Complessa, costosa |
| Solventi | Acqua/etanolo (ecologici) | CO₂ (richiede attrezzature speciali) |
| Sicurezza | Alta, bassa pressione | Media, alta pressione (200-400 bar) |
| Scalabilità | Batch o in-line, facile | Complessa, costosa |
Standardizzazione degli estratti:
Sì, l'estrazione ad ultrasuoni è completamente riproducibile:
Parametri ottimizzabili e controllabili con precisione (ampiezza, tempo, temperatura)
Risultati replicabili per estratti standardizzati di qualità
Contenuto di THC e CBD statisticamente non differera tra batch
Bel controllo del processo permette di ottenere estratti full-spectrum con profilo terpene costante
Applicazioni industriali: Nutraceutico, farmaceutico, cosmetico, alimentare con certificazioni GMP.
