Busch Vakuumteknik A/S

Udvinding af Cannabinoider med vakuum teknologi

Antallet af fabrikker som bruger cannabis til fremstilling af medicin stiger enormt, efter at det er frigivet som et middel i mange lande.
Cannabinoider er særlig vigtige for medicinske anvendelser.
De primære aktive stoffer cannabidiol (CBD) og tetrahydrocannabinol (THC) er hovedsageligt efterspurgt fra et medicinsk perspektiv.
Vakuumteknologi spiller en vigtig rolle i den industrielle behandling af cannabis for at opnå kvalitets CBD og THC. Det kan bruges til tørring, ekstraktion, fordampning og destillation. Brugen af vakuumteknologi alene muliggør effektiv fremstilling af disse, rene aktive ingredienser ud fra komponenterne i cannabisplanten.

Cannabisplanter består af en række cannabinoider, terpener, flavonoider og andre stoffer. Den psykoaktive cannabinoid THC kan bruges til behandling af allergier, smertebehandling, angst og spiseforstyrrelser eller også i kræftbehandling. Cannabinoid CBD fremmer nervesystemets respons, er smertestillende og antiinflammatorisk. CBD bruges også i mad og kosmetik.
Ud over disse to aktive ingredienser kan andre produkter opnås fra hampeplanten, såsom mættede fedtsyrer, beta-caroten, omega-3 fedtsyrer og vitamin E.
Ekstraktionen af de aktive ingredienser THC og CBD involverer forskellige processer (fig. 1). Nogle af dem foregår under vakuum for at muliggøre den mest effektive fremstilling af disse ingredienser.

De enkelte processer er beskrevet nedenfor.

Frysetørring
Frysetørring er meget udbredt indenfor industriel tørring af høstede cannabisplanter. Det muliggør hurtig, men alligevel blid tørring af planter eller plantedele, som består 80 procent af vand. Frysetørring er baseret på den fysiske Sublimationsproces (faseovergang direkte fra fast form til gas uden en mellemliggende væskefase). Vand passerer under vakuum direkte fra fast, frossen tilstand til gasform – hvor isen fordamper. Cannabisplanterne eller deres komponenter fryses først ved normalt tryk. De udsættes derefter for et vakuum, hvor frossent vand sublimerer fra produktet og således bliver luftformigt. Dette gør det muligt at suge vandet ud som damp uden at opvarme det. Det betyder, at stofferne ikke påvirkes negativt hverken af for høje temperaturer eller af en lang tørreperiode. Den korrekte anvendelse af vakuumteknologi er vigtig for denne tørringsproces. Afhængigt af planten anvendes normalt absolut tryk mellem 0,001 til 0,5 millibar til frysetørring.

En anden tørringsmetode er tørring ved hjælp af mikrobølger.
Denne procedure er hurtigere end frysetørring.
Trykniveauet er i et grov vakuumområde fra 10 til 400 mbar.

Udvinding
Under processen udvindes cannabisolie fra de tørrede plantedele – den såkaldte biomasse. Cannabisolie er et ekstrakt fra cannabisplanten, der, uforarbejdet, indeholder en række cannabinoider. De mest ønskede er CBD og THC, som tegner sig for mellem 60 og 80 procent. Desuden indeholder cannabisolie essentielle olier (terpener), flavonoider, lipider, voks og fedt. Sammensætningen af denne rå olie afhænger af selve anlægget eller af de anvendte komponenter, den valgte udvindingsmetode og parametre som temperatur, trykforhold og tid. Udvinding af kulbrinte og kuldioxid var oprindeligt de mest almindelige metoder til udvinding af olie fra cannabisplanten, og begge ekstraktionsprocesser kræver efterfølgende vinterisering.
Råolie blandes med ethanol, afkøles til -40 ° C og udsættes for kold filtrering. Dette fjerner voks og fedt fra olien.

Udvinding af ethanol
Udvindingen af Ethanol er en etableret proces i den industrielle behandling af cannabisplanten. Denne proces kombinerer den høje effektivitet af udvinding af kulbrinte med det høje sikkerhedsniveau ved udvinding af kuldioxid.
Der er heller ikke behov for vinterisering. Da ethanol er et meget effektivt opløsningsmiddel, der også ekstraherer uønskede stoffer fra biomassen. Udføres ekstraktionen med superkølet (kryogen) ethanol og under vakuum ved absolutte tryk på mellem 0,001 til 1 mbar (fig. 2). Opnås de ønskede egenskaber.
Mellemproduktet af ekstraktionen er altid en blanding af cannabisolie og ethanol.

Vakuumfordampning
Cannabisolie/ethanol blandingen føres derefter ind i en fordampningsproces for at fjerne ethanolen. På grund af ethanols lave kogepunkt kan dette gøres i laboratorie, i en rotationsfordamper ved stuetemperatur eller ved beskeden varmetilsætning og et grov vakuum på 50 til 100 mbar.
Væskeringsvakuumpumper, der bruger ethanol som driftsvæske, kan bruges til dette. Ethanolen kan gøres flydende igen via en kondensator og føres ind i cyklussen. Til industriel skala kan fordampere med tynd film anvendes til effektivt at fjerne hovedparten af opløsningsmidlet, der producerer råolien, og arbejde på et højere vakuumniveau.
Efter vakuumfordampning opnås råolie med en THC/CBD-koncentration på 60 til 80 procent.

Destillation
Ud over cannabinoiderne indeholder cannabisråolie også terpener som aromatiske olier og flavonoider som bioaktive smagsbærere.
De skal adskilles i en destillationsproces. En af de mest anvendte og mest effektive destillationsprocesser er den såkaldte short path destillation.
Dette indebærer at tage de forskellige kogepunkter i de enkelte oliekomponenter under visse temperaturer og tryk i betragtning ved adskillelsen. Mens THC begynder at fordampe ved et atmosfærisk tryk på 157°Celsius, fordamper CBD ved 160 til 180°Celsius. Individuelle terpener og flavonoider har lavere kogepunkter. Ved at udføre destillationen under vakuum tillader den reduktion af de temperaturer, der kræves for at koge de forskellige cannabinoider. Short path destillation fungerer med et vakuumniveau på 0,001 til 1 mbar (fig. 3). Olien opvarmes langsomt, og vakuumniveauet justeres, så terpener og flavonoider fordamper selektivt og kan opnås ved kondensering. Hvad der er tilbage som koncentrat er en væske, der indeholder cannabinoiderne THC og CBD i en renhed på 99 procent.

I et andet destillationstrin adskilles THC fra CBD i en tyndfilmsfordamper. Tyndfilmsfordampere fungerer på samme måde som destillatorer med Short path med vakuum og forskellige temperaturer. I princippet udføres destillation med grov vakuumniveauer på omkring 1 mbar og højere temperaturer.
For at aktivere den psykoaktive effekt af THC skal denne cannabinoid opvarmes til 104°Celsius – en proces kaldet decarboxylering.
Hvis denne temperatur ikke nås under destillation, skal decarboxylering udføres i et mellemliggende trin inden destillation.

I dette sidste procestrin opnås endelig ren CBD og THC, som nu kan behandles yderligere som en aktiv ingrediens til forskellige anvendelser.

Metoderne til at opnå CBD og THC varierer og afhænger ikke mindst af typen af cannabis og den mængde man bearbejder. Derfor skal den anvendte vakuumteknologi, de tekniske parametre for vakuumpumpen, såsom det opnåelige endelige tryk eller dens pumpehastighed, også tilpasses individuelt til de respektive processer. En kombination af vakuumpumper kan også give både økonomisk og teknisk mening, for eksempel for at fremskynde processer eller for at beskytte varmefølsomme materialer mod for høje temperaturer. Det er derfor vigtigt at konsultere en vakuumspecialist, når du vælger vakuumforsyningen.

Tabellen leveret af Busch vacuum solutions (fig. 4) giver et groft skøn over, hvilke vakuumteknologier der kan bruges.

Vil du vide mere om denne eller andre typer af processer kan du kontakte Busch her,
eller skrive dig op til deres nyhedsbrev her.