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그림 1: 스크류 진공 펌프 및 진공 부스터가 장착된 진공 시스템은 많은 산업용 카나비노이드 추출 공정에 이상적인 진공 펌프입니다. 출처: Busch (부쉬) 진공 솔루션.11

칸나비노이드 추출 시 진공 기술

의료용 카나비노이드

의약품 제조를 위한 대마초 공장의 사용은 많은 국가에서 치료제로 출시된 후 크게 증가하고 있습니다. 카나비노이드는 의료 분야에서 특히 중요합니다. 1차 활성 물질인 칸나비다이올(CBD) 및 테트라하이드로칸나비놀(THC)은 주로 의학적 관점에서 요구됩니다. 진공 기술은 대마초 산업 공정에서 고품질 CBD 및 THC를 얻는 데 중요한 역할을 합니다. 건조, 추출, 증발 및 증류를 위해 진공 기술을 사용할 수 있습니다. 진공 기술만으로 대마초 식물의 구성 요소에서 이러한 순수 활성 성분을 효과적이고 효율적으로 제조할 수 있습니다.

대마초 식물은 다양한 카나비노이드, 테르펜, 플라보노이드 및 기타 물질로 구성됩니다. 정신 활성 카나비노이드 THC는 알레르기, 통증 요법, 불안 및 섭식 장애의 치료 또는 또한 암 요법에 사용될 수 있습니다. 카나비노이드 CBD는 신경계 반응을 촉진하며, 진통제 및 항염증제입니다. CBD는 식품 및 화장품에도 사용됩니다. 이들 2가지 활성 성분에 더하여, 다른 제품, 예를 들어 포화 지방산, 베타-카로틴, 오메가-3 지방산 및 비타민 E도 대마 식물로부터 확보할 수 있습니다.

활성 성분 THC 및 CBD의 추출에는 다양한 공정이 포함됩니다(그림 2). 이들 중 일부는 이러한 활성 성분을 가장 효과적이고 효율적으로 제조하기 위해 진공 상태에서 실행됩니다. 개별 공정에 대한 설명은 아래에서 제공됩니다.

동결 건조<br/>

동결 건조는 수확한 대마초 식물의 산업 건조에서 널리 활용되고 있습니다. 80%의 물로 구성된 식물 또는 식물 부품을 빠르고 부드럽게 건조할 수 있습니다. 동결 건조는 물리적 승화 과정을 기반으로 하며, 물은 진공 상태에서 고체의 동결 상태에서 기체 상태로 직접 이동하여 얼음이 증발합니다. 대마초 식물이나 그 구성 요소는 처음에는 정상적인 압력에서 급속 냉동됩니다. 그리고 나서 냉동수가 제품에서 승화되어 가스가 되는 진공이 가해집니다. 이를 통해 물을 가열하지 않고 증기로 흡입할 수 있습니다. 이는 물질이 과도하게 높은 온도 또는 긴 건조 기간에 의해 부정적인 영향을 받지 않는다는 것을 의미합니다. 이러한 건조 공정에서는 진공 기술을 올바르게 사용하는 것이 중요합니다. 일반적으로 공장에 따라 0.001~0.5mbar의 절대 압력이 동결 건조에 사용됩니다.

다른 건조 방법으로는 마이크로파 보조 건조가 있습니다. 이 방식은 동결 건조보다 빠릅니다. 압력 수준은 10 - 400mbar의 러프 진공 범위입니다.

추출

추출 중 대마초 오일은 건조 식물 부분(생물량이라고 함)에서 추출됩니다. 대마초 오일은 처리되지 않은 대마초 식물의 추출물이며 다양한 카나비노이드를 함유하고 있습니다. 가장 바람직한 성분은 CBD 및 THC이며, 이는 60 내지 80%를 차지합니다. 게다가 대마초 오일에는 에센셜 오일(테르펜), 플라보노이드, 지질, 왁스 및 그리스가 함유되어 있습니다. 이 원유의 조성은 공장 자체 또는 사용된 구성품, 선택한 추출 방법 및 온도, 압력 조건 및 시간과 같은 파라미터에 따라 다릅니다. 탄화수소 및 이산화탄소 추출은 처음에 대마초 식물에서 오일을 추출하는 가장 일반적인 방법이며 두 추출 공정 모두 후속 동결화가 필요합니다. 원유를 에탄올과 혼합하고 -40°C로 냉각하고 저온 여과를 거칩니다. 이렇게 하면 오일에서 왁스와 그리스가 제거됩니다.

에탄올 추출

이제 대마초 공장의 산업 가공에서 에탄올 추출이 널리 활용되고 있습니다. 이 절차는 탄화수소 추출의 높은 효율성과 이산화탄소 추출의 높은 안전성을 결합합니다. 또한, 동결화를 수행할 필요가 없습니다. 에탄올은 바이오매스로부터 바람직하지 않은 물질을 또한 추출하는 매우 효과적인 용매이기 때문에, 추출은 과냉각된(결정성) 에탄올로 그리고 0.001~1mbar의 절대 압력에서 진공 하에서 수행됩니다(그림 3). 따라서, 원하는 추출 특성이 달성됩니다.

추출의 중간 생성물은 항상 대마초 오일과 에탄올의 혼합물입니다.

진공 증발


그 다음 대마초 오일/에탄올 혼합물을 증발 공정으로 공급하여 함유한 에탄올을 제거합니다.에탄올의 낮은 끓는점으로 인해, 이는 실온 또는 보통의 열 첨가 및 50~100mbar의 러프 진공에서 회전식 증발기의 실험실 또는 파일럿 규모 공정에서 수행될 수 있습니다. 이를 위해 사용 유체로 에탄올과 함께 작동하는 액봉식 진공 펌프를 사용할 수 있습니다. 에탄올은 응축기를 통해 다시 액화되어 주기로 공급될 수 있습니다. 산업용 규모의 작동을 위해 박막 또는 와이프 필름 증발기를 사용하여 원유를 생산하는 용제의 대부분을 효율적으로 제거하여 더 높은 진공 레벨에서 작업할 수 있습니다. 진공 증발 후, THC/CBD 농도가 60~80%인 원유를 얻을 수 있습니다.

증류


대마초 원유는 카나비노이드뿐만 아니라 방향족 오일과 플라보노이드로도 테르펜을 생물 활성 향료 담체로 함유하고 있습니다. 그리고 증류 공정에서 분리해야 합니다. 가장 일반적으로 사용되는 가장 효율적인 증류 공정 중 하나는 이른바 단거리 증류입니다. 여기에는 분리를 위해 특정 온도와 압력에서 오일의 개별 구성 요소의 다양한 끓는점을 고려하는 것이 포함됩니다. THC는 대기압 157°C에서 증발하기 시작하지만 CBD는 160~180°C에서 증발합니다. 개별 테르펜과 플라보노이드는 끓는점이 낮습니다. 진공 상태에서 증류를 수행함으로써 다양한 카나비노이드를 끓이는 데 필요한 온도를 낮출 수 있습니다. 단거리 증류는 0.001~1mbar의 진공 레벨에서 작동합니다(그림 3). 오일이 천천히 가열되고 진공 레벨이 조정되어 테르펜과 플라보노이드가 선택적으로 증발하고 응축에 의해 얻을 수 있습니다. 농축물로 남아 있는 것은 99 퍼센트의 순도로 카나비노이드 THC 및 CBD를 함유하는 액체입니다. 2차 증류 단계에서, THC는 박막 증발기에서 CBD로부터 분리됩니다. 박막 증발기는 진공 및 다른 온도의 단거리 증류기와 유사하게 작동합니다. 원칙적으로 증류는 약 1mbar 이상의 러프진공 레벨에서 수행됩니다. THC의 정신 작용 효과를 활성화하기 위해서는 이 카나비노이드를 반드시 섭씨 104°로 가열해야 하며, 이 과정을 탈카르복실화라고 합니다. 증류 중 이 온도에 도달하지 않는 경우, 탈카르복실반응은 증류 전에 중간 단계에서 수행되어야 합니다. 이 마지막 공정 단계에서는 순수 CBD 및 THC가 최종적으로 얻어지며, 이는 이제 다양한 응용 분야를 위한 활성 성분으로 추가 처리될 수 있습니다. CBD 및 THC를 얻는 데 사용되는 방법은 다양하며, 대마초의 유형 및 처리된 양에 의해 결정됩니다. 따라서 사용 중인 진공 기술, 달성 가능한 최대 진공도 또는 흡입 용량과 같은 진공 펌프의 기술 파라미터도 각 공정에 맞게 개별적으로 조정해야 합니다. 진공 펌프 조합은 공정을 가속화하거나 과도한 온도로부터 열에 민감한 재료를 보호하는 등 경제적 및 기술적 측면에서도 유리합니다. 따라서 진공 공급을 선택할 때는 반드시 진공 전문가와 상담해야 합니다. Busch (부쉬) 진공 솔루션은 모든 응용 분야를 위한 다양한 진공 펌프 및 개별 진공 시스템을 제공합니다. Busch (부쉬) 진공 전문가의 개인적이고 포괄적인 조언은 전 세계 지사를 통해 항상 제공됩니다. 표(그림 4)는 어떤 진공 기술을 사용할 수 있는지 대략적인 추정치를 제공합니다.