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Fig. 1: Los sistemas de vacío con bombas de vacío de tornillo y boosters de vacío son los generadores de vacío ideales para muchos procesos industriales de extracción de cannabinoides. Fuente: Busch Vacuum Solutions.

Tecnología de vacío en la extracción de cannabinoides

Cannabinoides para aplicaciones médicas

La utilización de la planta de cannabis para la fabricación de medicamentos está aumentando enormemente después de que se haya liberado como remedio en muchos países. Los cannabinoides tienen especial importancia para aplicaciones médicas. Las principales sustancias activas cannabidiol (CBD) y tetrahidrocannabinol (THC) tienen una demanda sobre todo desde una perspectiva médica. La tecnología de vacío tiene un papel importante en el procesamiento industrial del cannabis para obtener CBD y THC de alta calidad. Se la puede utilizar para secado, extracción, evaporación y destilación. La tecnología de vacío en sí permite la fabricación eficaz y eficiente de estos ingredientes activos puros a partir de los componentes de la planta de cannabis.

Las plantas de cabina se componen de una variedad de albuminoides, terpenos, flavonoides y otras sustancias. El cannabinoide psicoactivo THC puede utilizarse para el tratamiento de alergias, terapia del dolor, ansiedad y trastornos alimentarios o también en la terapia del cáncer. El cannabinoide CBD estimula la respuesta del sistema nervioso, es analgésico y antiinflamatorio. El CBD también se utiliza en alimentos y cosméticos. Además de estos dos ingredientes activos, de la planta del cáñamo pueden obtenerse otros productos, como los ácidos grasos saturados, el betacaroteno, los ácidos grasos omega 3 y la vitamina E.

La extracción de los ingredientes activos THC y CBD implica varios procesos (Fig. 2). Algunos de ellos funcionan al vacío para permitir la fabricación más eficaz y eficiente de estos ingredientes activos. Cada uno de los procesos se describe a continuación.

Liofilización

La liofilización se ha vuelto preponderante en el secado industrial de las plantas de cannabis cosechadas. Permite el secado rápido pero suave de plantas o partes de plantas que consisten en un 80 por ciento de agua. La liofilización se basa en el proceso físico de sublimación: el agua al vacío pasa directamente de un estado sólido y congelado a un estado gaseoso y el hielo se evapora. Las plantas de cannabis o sus componentes se liofilizan primero a presión normal. Después se someten a un vacío en el que el agua congelada se sublima del producto, convirtiéndose así en gas. Esto permite que se aspire el agua como vapor sin calentarla. Esto significa que las sustancias no son afectadas negativamente ni por temperaturas demasiado altas ni por un período de secado largo. El uso correcto de la tecnología de vacío es importante para este proceso de secado. Generalmente, en función de la planta, se utilizan presiones absolutas de 0,001 a 0,5 milibares para la liofilización.

Otro método de secado es el secado asistido por microondas. Este procedimiento es más rápido que la liofilización. El nivel de presión está en un rango de vacío aproximado de 10 a 400 mbar.

Extracción

Durante la extracción, el aceite de cannabis se obtiene de las partes secas de la planta, la llamada biomasa. El aceite de cannabis es un extracto de la planta de cannabis que, sin estar procesado, contiene una variedad de cannabinoides. Los más preferidos son el CBD y el THC, que suponen entre el 60 y el 80 por ciento. Además, el aceite de cannabis contiene aceites esenciales (terpenos), flavonoides, lípidos, ceras y grasas. La composición de este aceite crudo depende de la propia planta o de los componentes utilizados, el método de extracción escogido y parámetros como temperatura, condiciones de presión y tiempo. La extracción de hidrocarburos y dióxido de carbono eran inicialmente los métodos más comunes para extraer el aceite de la planta de cannabis, y ambos procesos de extracción necesitan una preparación para el invierno siguiente. El aceite crudo se mezcla con etanol, se enfría a -40° Celsius y se filtra en frío. Esto retira ceras y grasas del aceite.

Extracción de etanol

La extracción de etanol ya se ha consolidado en el procesamiento industrial de la planta de cannabis. Este procedimiento combina la elevada eficiencia de la extracción de hidrocarburos con el alto nivel de seguridad de la extracción de dióxido de carbono. Tampoco hay necesidad de preparación para el invierno. Ya que el etanol es un disolvente muy eficaz que también extrae sustancias no deseadas de la biomasa, la extracción se lleva a cabo con etanol sobreenfriado (criogénico) y al vacío a presiones absolutas de 0,001 a 1 mbar (Fig. 3). Así se consiguen las propiedades de extracción deseadas.

El producto intermedio de la extracción siempre es una mezcla de aceite de cannabis y etanol.

Evaporación al vacío


Luego, la mezcla de aceite de cannabis y etanol se alimenta a un proceso de evaporación para retirar el etanol que contiene.Debido al bajo punto de ebullición del etanol, esto puede realizarse en procesos a escala piloto o de laboratorio en un evaporador rotativo a temperatura ambiente o con una simple adición de calor y un vacío aproximado de 50 a 100 mbar. Para ello pueden utilizarse bombas de vacío de anillo líquido que funcionan con etanol como fluido de trabajo. El etanol puede volver a hacerse líquido a través de un condensador y alimentar al ciclo. Para la operación a escala industrial, pueden utilizarse evaporadores de lámina fina o de paño para retirar de modo eficiente la mayor parte del solvente que produce el petróleo crudo, trabajando en un nivel de vacío más alto. Después de la evaporación al vacío, se obtiene el aceite crudo con una concentración de THC/CBD de 60 a 80 por ciento.

Destilación


Además de los cannabinoides, el aceite crudo de cannabis también contiene terpenos como aceites aromáticos y flavonoides como portadores de sabor bioactivos. Necesitan ser separadas en un proceso de destilación. Uno de los procesos de destilación más utilizados y eficientes es la llamada destilación de trayecto corto. Esto supone tener en cuenta para la separación los distintos puntos de ebullición de los componentes individuales del aceite bajo ciertas temperaturas y presiones. Mientras que el THC comienza a evaporarse a una presión atmosférica de 157° Celsius, el CBD se evapora entre 160 y 180° Celsius. Los terpenos y flavonoides individuales tienen puntos de ebullición más bajos. Realizar la destilación al vacío, permite reducir las temperaturas necesarias para hervir los distintos cannabinoides. La destilación de trayecto corto trabaja con un nivel de vacío de 0,001 a 1 mbar (Fig. 3). El aceite se calienta lentamente y el nivel de vacío se ajusta de modo que los terpenos y flavonoides se evaporen selectivamente y puedan obtenerse por condensación. Lo que queda como concentrado es un líquido que contiene los cannabinoides THC y CBD con un grado de pureza del 99 por ciento. En un segundo paso de destilación, el THC se separa del CBD en un evaporador de lámina fina. Los evaporadores de lámina fina funcionan de manera similar a los destiladores de trayecto corto con vacío y diferentes temperaturas. En principio, la destilación se lleva a cabo con niveles de vacío aproximados de alrededor de 1 mbar y temperaturas más altas. Para activar el efecto psicoactivo del THC, este cannabinoide debe calentarse a 104 ° Celsius, un proceso llamado descarboxilación. Si no se alcanza esta temperatura durante la destilación, la descarboxilación debe llevarse a cabo en un paso intermedio antes de la destilación. En este último paso del proceso, finalmente se obtienen el CBD y el THC puros, que entonces pueden procesarse como ingrediente activo para diversas aplicaciones. Los métodos utilizados para obtener CBD y THC varían y dependen en gran parte del tipo de cannabis y la cantidad procesada. Por lo tanto, la tecnología de vacío utilizada, los parámetros técnicos de la bomba de vacío, como el vacío límite alcanzable o su caudal, también deben adaptarse individualmente a los respectivos procesos. También puede tener sentido desde el punto de vista económico y técnico combinar bombas de vacío, por ejemplo, para acelerar procesos o para proteger materiales sensibles al calor de temperaturas excesivas. Por lo tanto, es fundamental consultar a un especialista en vacío al seleccionar el suministro de vacío. La empresa Busch Vacuum Solutions ofrece una amplia gama de bombas de vacío y sistemas de vacío individuales para todas las aplicaciones. El asesoramiento personalizado e integral de los especialistas en vacío de Busch siempre es garantizado gracias a la presencia mundial de la empresa. La tabla (Fig. 4) ofrece una estimación aproximada de las tecnologías de vacío que pueden utilizarse.