Soluciones de extracción de canabinoides

Paralab ofrece una gama completa de equipos para la extracción, purificación y análisis de productos basados en extractos de cannabis. Cubrimos el proceso desde la molienda, descarboxilación, extracción y recuperación de disolventes hasta el análisis de cannabinoides y terpenos.
Disponemos de una gama de soluciones desde la escala de laboratorio a la escala industrial, con varios niveles de automatización.

Procesamiento

Para tener procesos de extracción eficientes y bien controlados, es esencial que lote tras lote, la planta de molienda sea procesada a un nivel en el que el tamaño de las partículas ya no limite la transferencia de masa, y que este tamaño de partículas sea reproducible. Aunque se trata de un proceso sencillo, no debe ser subestimado.

Las técnicas de extracción se utilizan para eliminar los componentes de interés de la matriz de la planta. Dependiendo de la técnica, se pueden obtener diferentes extractos, cada uno de ellos enriquecido en sustancias químicas de interés.  En el caso del cannabis, a menudo se utilizan técnicas de extracción para aislar compuestos deseables específicos.  El cannabis puede contener más de 550 compuestos químicos, de los cuales al menos 113 son cannabinoides, incluyendo el cannabidiol (CBD) y el tetrahidrocannabinol (THC). Además de los cannabinoides, los terpenos son otros componentes presentes con interés económico. Compuestos como ceras y clorofilas también están presentes en los extractos, pero son indeseables y deben ser eliminados.

Cannabinoides actualmente de interés en el proceso de extracción

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Extracción de etanol

El cannabis molido se mezcla con etanol y la mayoría de los productos químicos presentes se diluyen en alcohol. Después, el líquido se filtra y el alcohol se elimina por alguna forma de evaporación. Las condiciones de extracción deben ser afinadas para maximizar la disolución de los compuestos de interés, y al mismo tiempo minimizar la disolución de ceras y clorofilas. Para reducir la concentración de ceras y clorofilas en el extracto es normal extraer el cannabis mediante etanol a bajas temperaturas (por debajo de -10 C).

Extracción de CO2 supercrítico

El costo del equipo para este método es más alto que el de la extracción de alcohol, pero produce mayores rendimientos y se pierde menos material valioso. Además, este método puede ser ajustado para extraer compuestos específicos cambiando la temperatura, la presión o el tiempo de ejecución.

Dependiendo del nivel de pureza deseado puede ser necesario disolver el extracto obtenido en un disolvente, etanol u otro, y realizar refinamientos adicionales.

Precipitación fría (Winterización)

Ya sea el filtrado resultante de una extracción de etanol, es decir, el extracto resultante de una extracción supercrítica de CO2 ya disuelto en etanol para su posterior refinamiento, ambos tienen un alto contenido en ceras y clorofilas. El método más común para eliminar ceras y clorofilas (si están presentes) es la precipitación en frío. En este proceso, la solución se enfría a temperaturas muy bajas (-50 C a -80 C) y las ceras y clorofilas presentes tenderán a precipitarse. El filtrado obtenido después de la filtración debe tener el solvente removido por una técnica de vaporización.

El filtrado obtenido en el proceso de precipitación fría consiste esencialmente en solventes. Las sustancias de interés, cannabinoides y terpenos entre otras, se encuentran en baja concentración. Por lo tanto, es necesario eliminar el disolvente si es posible y recuperarlo para su uso posterior. El método más común es el uso de evaporadores rotativos que condensan el disolvente evaporado aguas abajo y aproximadamente el 80% del disolvente se reutiliza. Al final de la evaporación se obtiene el petróleo crudo. Este aceite puede ser purificado aún más mediante diferentes técnicas de destilación y cromatografía.

Tres tubos de ensayo después de la extracción de aceite de cannabis con alcohol etílico. El primero tiene aceite y etanol sin filtrar, el segundo contiene una mezcla filtrada y el tercero tiene una alta concentración de aceite de cannabis.

Todos los cannabinoides contenidos en los tricomas de las flores de cannabis están en forma ácida. El THC, tetrahidrocannabiol en la planta fresca está en forma de THCA, ácido tetrahidrocannabinólico.  Lo mismo sucede con otros cannabinoides como el CBD. La versión ácida de los cannabinoides no suele tener aplicaciones terapéuticas. Por ejemplo, el THCA no tiene características psicoactivas, sólo el THC las tiene.

El proceso de eliminación del grupo carboxilo COOH se llama descarboxilación. Los canabinoides se descarboxilan parcialmente de forma natural mientras la planta se seca. El proceso puede acelerarse exponiendo la planta a temperaturas entre 115 C y 121 C por períodos de una a dos horas. Durante el proceso de extracción a alta temperatura como en la SFE (extracción supercrítica), así como durante el proceso de purificación de la destilación, la descarboxilación también se promueve al menos parcialmente.

Un paso de descarboxilación antes de la extracción supercrítica puede acelerar el proceso de extracción ya que los cannabinoides en forma de ácido tienen menos solubilidad en el CO2 supercrítico.

Secado de cannabis

El aceite crudo puede ser purificado en varios productos, siendo los principales el CBD, el THC y los terpenos. Cuanto mayor sea la pureza, mayor será el valor del producto. Los cristales CBD con purezas superiores al 99% son el producto de mayor valor añadido.

Las técnicas de purificación y refinamiento más utilizadas se basan en la destilación. Para productos de mayor pureza, puede que tenga que repetir los pasos de la destilación. También se pueden utilizar técnicas cromatográficas para el refinamiento final.

La destilación de corto recorrido es común. Sin embargo, está sujeto a altas temperaturas durante mucho tiempo y la pureza final no es muy alta. Para la producción de productos de mayor calidad, la destilación de corto recorrido es la técnica de elección.

 

Cristales de CBD (Cannabidiol), un compuesto puro aislado de la planta de cannabis con propiedades medicinales.

Perfil de los canabinoides y prueba de potencia

El análisis de los canibinoides puede realizarse mediante cromatografía de gases (GC) o cromatografía líquida (HPLC). Sin embargo, la cromatografía de gases no puede diferenciar entre los cannabinoides en forma ácida o descarboxilada, THCA y THC por ejemplo. Por esta razón, los métodos basados en HPLC o HPLC-MS (cromatografía líquida con detección de espectrometría de masas) son los más adecuados.

Perfil de los terpenos

La presencia de terpenos influye en el sabor de los extractos de cannabis, pero su presencia también realza las propiedades terapéuticas de varios cannabinoides. El método más común para analizar terpenos se basa en la cromatografía de gases con ‘espacio de cabeza (HP-GC)’. La detección puede realizarse mediante un detector FID o MS (HP-GC/MS).

Contaminantes – Pesticidas

En la producción de cannabis se utilizan plaguicidas. Es absolutamente necesario controlar la presencia de pesticidas en el producto final. Para cubrir el amplio espectro de plaguicidas disponibles en el mercado se recomienda el análisis por HPLC-MS y GC-MS

Contaminantes – Disolventes

Durante los procesos de extracción y purificación se pueden utilizar varios disolventes. Es necesario asegurar que los niveles de disolvente en el producto final estén por debajo de los valores requeridos. La técnica recomendada es la cromatografía de gases con inyección de “espacio de cabeza” y detección por espectrometría de masas (HP-GC/MS).

Contaminantes – Metales pesados

La presencia de metales pesados como el Pb, As, Cd y Hg también debe ser controlada en el producto final. Los métodos más comunes son la PIC o la PIC-MS.

Contaminantes – Micotoxinas y aflatoxinas

Los hongos que producen micotoxinas y aflatoxinas pueden desarrollarse en la planta de cannabis. Los niveles de estas toxinas deben ser controlados en el producto final. La técnica elegida es el HPLC-MS.

Humedad

Además del valor comercial de la materia prima, el contenido de agua puede afectar a la eficiencia de los procesos de extracción. Por lo tanto, es importante entender el % de contenido de humedad de las plantas. Esto se puede lograr fácilmente con un balance de humedad.

Actividad en el agua

El ataque bacteriano, el moho, la decoloración, los cambios en la textura y los cambios en los aromas están influenciados por la presencia de agua libre. La medición de la actividad del agua no mide el contenido de agua libre en la muestra, sino su estado. Esta información puede utilizarse para realizar una evaluación de riesgos microbiológicos o para optimizar los procesos de producción o las condiciones de almacenamiento.

Viscosidad de los aceites de cannabis

La viscosidad y el comportamiento reológico del aceite de cannabis es importante para varias aplicaciones. Al ser un producto de alto valor, la cantidad de muestra por análisis es un factor crítico. La mejor solución para esta medida se basa en reómetros capilares con tecnología basada en ‘microfluidos’.

EQUIPAMIENTOS

Notas de aplicación

  • Cannabis Oil Viscosity: Dependence on Composition and Temperature
    Cannabis Oil Viscosity: Dependence on Composition and Temperature

    This application note presents temperature dependent viscosity data for two cannabis oils with varying levels of CBD and THC. Measurements were performed by manually injecting 50 μL of each sample into the VROC® initium with the temperature varied from 40 to 70°C.

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