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Fig. 1: Os sistemas de vácuo com bombas de vácuo de parafuso e aceleradores de vácuo são os geradores de vácuo ideais para muitos processos industriais de extração de canabinoides. Fonte: Busch Vacuum Solutions.

Tecnologia de vácuo na extração de canabinoides

Canabinoides para aplicações médicas

O uso da planta cannabis para a fabricação de medicamentos está aumentando enormemente depois que ela foi liberada para uso medicinal em muitos países. Os canabinoides são especialmente importantes para aplicações médicas. As substâncias ativas primárias canabidiol (CBD) e tetrahidrocanabinol (THC) estão em demanda principalmente do ponto de vista médico. A tecnologia de vácuo desempenha um papel importante no processamento industrial da cannabis para obtenção de CBD e THC de alta qualidade. Ela pode ser usada para secagem, extração, evaporação e destilação. A tecnologia de vácuo por si só permite a fabricação eficaz e eficiente desses ingredientes ativos puros a partir dos componentes da planta cannabis.

As plantas cannabis consistem em uma variedade de canabinoides, terpenos, flavonoides e outras substâncias. O canabinoide psicoativo THC pode ser usado para o tratamento de alergias, terapia da dor, ansiedade e transtornos alimentares ou também na terapia do câncer. O canabinoide CBD promove a resposta do sistema nervoso, é analgésico e anti-inflamatório. O CBD também é usado em alimentos e cosméticos. Além desses dois ingredientes ativos, outros produtos podem ser obtidos a partir da cannabis, como ácidos graxos saturados, betacaroteno, ácidos graxos ômega-3 e vitamina E.

A extração dos ingredientes ativos THC e CBD envolve vários processos (fig. 2). Alguns deles são realizados sob vácuo, a fim de permitir a fabricação mais eficaz e eficiente desses ingredientes ativos. Os processos individuais são descritos a seguir.

Liofilização

A liofilização tornou-se predominante na secagem industrial das plantas de cannabis colhidas. Ela permite uma secagem rápida, porém gentil, dessas plantas ou suas partes, que consistem em 80% de água. A liofilização é baseada no processo físico de sublimação: sob vácuo, a água passa diretamente de um estado sólido congelado para um estado gasoso e o gelo evapora. Em primeiro lugar, as plantas cannabis ou seus componentes são congelados sob pressão normal. Em seguida, são submetidos a um vácuo sob o qual a água congelada sublima do produto, passando ao estado gasoso. Dessa maneira, a água pode ser aspirada como vapor, sem ser aquecida. Isso significa que as substâncias não são afetadas negativamente por temperaturas excessivamente altas ou por um longo período de secagem. O uso correto da tecnologia de vácuo é importante para esse processo de secagem. Normalmente, dependendo da planta, pressões absolutas de 0,001 a 0,5 milibar são usadas para a liofilização.

Outro método de secagem é a secagem assistida por micro-ondas. Este procedimento é mais rápido como a liofilização. O nível de pressão fica na faixa de vácuo industrial de 10 a 400 mbar.

Extração

Durante a extração, o óleo da cannabis é obtido a partir das partes secas da planta - a chamada biomassa. O óleo da cannabis é um extrato da planta cannabis que, não processado, contém uma variedade de canabinoides. Os mais buscados são CBD e THC, que representam entre 60 e 80%. Além disso, o óleo da cannabis contém óleos essenciais (terpenos), flavonoides, lipídios, ceras e graxa. A composição deste óleo cru depende da própria planta ou dos componentes utilizados, do método de extração escolhido e dos parâmetros, como temperatura, condições de pressão e tempo. Inicialmente, as extrações de hidrocarbonetos e de dióxido de carbono eram os métodos mais comuns de extração de óleo da planta cannabis, e ambos os processos requerem o fracionamento subsequente por winterização. O óleo cru é misturado com etanol, resfriado até -40 °C e submetido à filtração a frio. Isso remove ceras e graxa do óleo.

Extração por etanol

A extração por etanol agora se estabeleceu no processamento industrial da planta cannabis. Este procedimento combina a alta eficiência da extração de hidrocarbonetos com o elevado nível de segurança da extração de dióxido de carbono. Também não há necessidade fracionamento por winterização. Como o etanol é um solvente muito eficaz que também extrai substâncias indesejáveis da biomassa, a extração é realizada com etanol super-resfriado (criogênico) e sob vácuo a pressões absolutas de 0,001 a 1 mbar (Fig. 3). Assim é possível atingir as propriedades de extração desejadas.

O produto intermediário da extração é sempre uma mistura de óleo de cannabis e etanol.

Evaporação por vácuo


A mistura de óleo de cannabis/etanol é então alimentada em um processo de evaporação para remover o etanol presente.Devido ao baixo ponto de ebulição do etanol, isso pode ser feito em processos de laboratório ou em escala piloto em um evaporador rotativo à temperatura ambiente ou com adição de calor moderada e um vácuo industrial de 50 a 100 mbar. As bombas de vácuo de anel líquido operadas com etanol como fluido de operação podem ser usadas para isso. O etanol pode ser liquefeito novamente através de um condensador e alimentado ao ciclo. Para operação em escala industrial, evaporadores de filme ou película fina podem ser usados para remover com eficiência a maior parte do solvente produzindo o óleo cru, funcionando com um nível de vácuo mais alto. Após a evaporação por vácuo, obtém-se o óleo cru com uma concentração de THC/CBD de 60 a 80%.

Destilação


Além dos canabinoides, o óleo cru da cannabis também contém terpenos como óleos aromáticos e flavonoides como compostos bioativos de sabor. Eles precisam ser separados em um processo de destilação. Um dos processos de destilação mais usados e mais eficientes é a chamada destilação de caminho curto. Este processo envolve levar em consideração os diferentes pontos de ebulição dos componentes individuais do óleo a temperaturas e pressões específicas para a separação. Enquanto o THC começa a evaporar a uma pressão atmosférica de 157 °C, o CBD evapora a 160 até 180 °C. Terpenos e flavonoides individuais apresentam pontos de ebulição mais baixos. Ao realizar a destilação sob vácuo, é possível reduzir as temperaturas necessárias para a ebulição dos vários canabinoides. A destilação de caminho curto funciona com um nível de vácuo de 0,001 a 1 mbar (Fig. 3). O óleo é aquecido lentamente e o nível de vácuo é ajustado para que os terpenos e flavonoides evaporem seletivamente e possam ser obtidos por condensação. O concentrado resultante é um líquido contendo os canabinoides THC e CBD em uma pureza de 99%. Em uma segunda etapa de destilação, o THC é separado do CBD em um evaporador de filme fino. Os evaporadores de filme fino operam de forma semelhante aos destiladores de caminho curto com vácuo e diferentes temperaturas. Em princípio, a destilação é realizada com níveis de vácuo industrial de cerca de 1 mbar e temperaturas mais altas. Para ativar o efeito psicoativo do THC, este canabinoide deve ser aquecido a 104 °C - um processo chamado de descarboxilação. Se esta temperatura não for atingida durante a destilação, a descarboxilação deve ser realizada em uma etapa intermediária antes da destilação. Nesta última etapa do processo, o CBD puro e o THC são finalmente obtidos e agora podem ser processados em ingrediente ativo para várias aplicações. Os métodos usados para a obtenção de CBD e THC variam e também dependem do tipo de cannabis e da quantidade processada. Portanto, a tecnologia de vácuo usada, os parâmetros técnicos da bomba de vácuo, como a pressão final que pode ser atingida ou sua velocidade de bombeamento, também devem ser adaptados individualmente aos respectivos processos. Também pode fazer sentido usar uma combinação de bombas de vácuo, tanto do ponto de vista econômico quanto técnico, por exemplo, para acelerar processos ou proteger materiais sensíveis ao calor contra temperaturas excessivas. Por isso é essencial consultar um especialista em vácuo ao selecionar o suprimento de vácuo. A Busch Vacuum Solutions oferece uma ampla gama de bombas de vácuo e sistemas de vácuo individuais para todas as aplicações. A consultoria pessoal e completa dos especialistas em vácuo da Busch é sempre garantida, graças à presença da empresa em todo o mundo. A tabela (Fig. 4) fornece uma estimativa aproximada de quais tecnologias de vácuo podem ser usadas.