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              真空技術在大麻素提取中的應用

              真空技術在大麻素提取中的應用

              用于醫療應用的大麻素

              在許多國家批準大麻作為一種藥材上市后,用于制造藥品的大麻數量正在大幅增加。大麻素在醫學應用中具有特別重要的意義, 主要活性物質大麻二酚(CBD)和四氫大麻酚(THC)在醫學上的需求量較大。真空技術在通過對大麻進行工業加工以獲得高質量的 CBD 和 THC 方面起著重要作用。該技術可被用于干燥、萃取、蒸發和蒸餾工藝。利用真空技術,能夠從大麻的植物成分中高效地提取這些純活性成分。

              大麻植物由多種大麻素、萜烯類、黃酮類及其他物質組成。精神活性大麻素成分 THC 可用于治療過敏、疼痛、焦慮和飲食失調,也可用于癌癥治療。大麻素成分 CBD 能促進神經系統反應,具有鎮痛和消炎作用。此外,CBD 還被應用于食品和化妝品中。除了這兩種活性成分外,還可以從麻類植物中獲得其他產品,如飽和脂肪酸、β-胡蘿卜素、ω-3 脂肪酸和維生素 E 等。

              活性成分 THC 和 CBD 的提取涉及多種工藝(圖 2)。其中一些提取工藝需要在真空條件下進行,以便能夠盡可能高效地提取這些活性成分。下面介紹各種提取工藝。

              冷凍干燥

              在工業干燥領域中,對收獲的大麻植物進行冷凍干燥變得越來越普遍。它可以快速而溫和地干燥整株大麻或含水量達 80% 的植株部分。冷凍干燥的原理是基于升華的物理過程:在真空中,水直接從固體的凍結狀態變成蒸汽,也就是冰塊蒸發的過程。大麻植物或其成分首先在常壓下低溫冷藏, 然后將它們置于真空中,冷凍狀態的水分從大麻植物中升華,從而變成氣態。這樣,在不加熱的情況下,可以將水分以蒸汽的形式抽出。這意味著這些物質不會因溫度過高或干燥時間過長而受到不利影響。正確使用真空技術對這一干燥工藝非常重要。通常,根據設備的不同,冷凍干燥工藝所用的絕對壓力范圍為 .001 到 .5 mbar。

              另一種干燥方式是微波輔助干燥。此工藝與冷凍干燥一樣,速度較快。壓力水平在 10 到 400 mbar 的粗真空范圍內。

              提取

              在提取過程中,大麻油是從干燥的植物部分 - 即所謂的生物質中獲得的。大麻油是一種未經加工的大麻植物提取物,含有多種大麻素。需求較多的成分是 CBD 和 THC,它們在原料油中的占比可以達到 60% 至 80%。此外,大麻油還含有精油(萜烯類)、黃酮類、脂類、蠟類和油脂。這種原料油的成分取決于植物本身或所用的成分、所選擇的提取方法以及溫度、壓力條件和時間等參數。碳氫化合物和二氧化碳提取法是從大麻植物中提取大麻油的最常見的方法,這兩種提取過程都需要隨后的冬化處理。將原油與乙醇混合,冷卻至 -40 ℃,再進行冷過濾, 這樣可以去除油中的蠟質和油脂。

              乙醇萃取

              目前,在大麻植物的工業加工過程中,乙醇萃取已經成為不可或缺的一種工藝。該工藝兼具碳氫化合物提取的高效率和二氧化碳提取的高安全性, 同時不需要冬化處理。由于乙醇是一種非常高效的溶劑,能將不需要的物質從生物質中提取出來,所以該萃取過程是使用超低溫乙醇在絕對壓力為 .001 到 1 mbar 的真空條件下完成的(圖 3), 從而實現了所需的萃取性能。

              萃取的中間產物是大麻油和乙醇的混合物。

              真空蒸發


              然后,大麻油/乙醇混合物將進入蒸發流程,以去除其中的乙醇。由于乙醇的沸點較低,在室溫或適度加熱的情況下,且粗真空達到 50 到 100 mbar 時,在實驗室或中試規模的旋轉汽化器中即可完成真空蒸發。使用乙醇作為工作液的液環真空泵可用于此用途。乙醇可以通過冷凝器再次液化并進入循環過程。對于工業規模的生產操作,可以在較高真空度下使用薄膜或刮膜汽化器有效地去除生產原料油時所用的大部分溶劑。經過真空蒸發加工后,可以得到 THC/CBD 的濃度為 60% 到 80% 的原料油。

              蒸餾


              除大麻素外,大麻原料油還含有作為芳香油的萜烯類成分和作為生物活性香料載體的黃酮類成分。它們需要在蒸餾工藝中進行分離。其中最常用、效率最高的蒸餾工藝是所謂的“短程蒸餾”。這就需要考慮到在一定溫度和壓力下油品中各種成分的不同沸點,以利于分離。THC 在 157 ℃ 的大氣壓力下開始蒸發,而 CBD 則在 160 至 180 ℃ 時開始蒸發。個別萜烯類和黃酮類化合物的沸點較低。通過在真空條件下進行蒸餾,可以降低煮沸各種大麻素所需的溫度。短程蒸餾所需的真空度為 .001 至 1 mbar(圖 3)。緩慢加熱原料油,調節真空度,使萜烯類和黃酮類化合物選擇性地蒸發,并通過冷凝進行收取。剩下的濃縮物是含有純度達 99% 的大麻素 THC 成分和 CBD 成分的液體。在下一個蒸餾步驟中,THC 與 CBD 成分在薄膜汽化器中被分離。薄膜蒸發器的工作原理與短程蒸餾器類似,但真空度和工作溫度不同。原則上,蒸餾一般在 1 mbar 左右的粗真空度和較高溫度下進行。為了激活 THC 成分的精神活性效用,必須將這種大麻素成分加熱到 104 ℃,這一過程稱為“脫羧”。如果在蒸餾過程中達不到這個溫度,則必須在蒸餾前的中間步驟中進行脫羧。在該工藝的最后一步中,即可得到純凈的 CBD 和 THC 成分,現在就可以將它們作為一種活性成分進一步加工并用于各種應用了。有很多種獲取 CBD 和 THC 成分的方法,主要取決于大麻的種類和加工量。因此,所采用的真空技術、真空泵的技術參數(如可達到的極限壓力或其抽速),也必須根據具體的工藝流程進行調整。組合使用真空泵產品也具有經濟和技術意義,例如,加速工藝流程或保護熱敏性材料不受過高溫度的影響。因此,在選擇真空解決方案時,咨詢真空專家是非常重要的。Busch 普旭可以為幾乎所有應用提供各種真空泵和真空系統。由于 Busch 普旭在世界多個國家及地區都有分支機構,故 Busch 普旭真空專家的個性化和綜合建議都能獲得有力保障,盡請放心。表格(圖 4)中大致列出了可供使用的真空技術。


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