Tecnologia de vácuo na extração de canabinoides

A utilização de canábis para a produção de medicamentos está a aumentar fortemente no seguimento da sua legalização para fins médicos em muitos países. Os canabinoides são especialmente importantes para aplicações médicas. A procura das substâncias ativas principais canabidiol (CBD) e tetrahidrocanabinol (THC) provém principalmente da perspetiva médica. A tecnologia de vácuo desempenha um papel importante no processamento industrial da canábis para a extração de CBD e THC de alta qualidade. Pode ser usada para secar, extrair, evaporar e destilar. A tecnologia de vácuo permite o fabrico eficaz e eficiente destas substâncias ativas puras a partir dos componentes da canábis.

A canábis é composta por uma variedade de canabinoides, terpenos, flavonoides e outras substâncias. O canabinoide psicoativo THC pode ser utilizado para o tratamento de alergias, terapia da dor, ansiedade e distúrbios alimentares ou também na terapia do cancro. O canabinoide CBD promove a resposta do sistema nervoso, é analgésico e anti-inflamatório. O CBD também é usado em alimentos e produtos cosméticos. Além destas duas substâncias ativas, também outros produtos podem ser obtidos do cânhamo, tais como ácidos gordos saturados, betacaroteno, ácidos gordos ómega 3 e vitamina E.

A extração das substâncias ativas THC e CBD envolve vários processos (Fig. 2). Alguns deles decorrem sob vácuo para permitir a produção mais eficaz e eficiente destas substâncias ativas. Os processos individuais são descritos abaixo.

Liofilização

A liofilização tornou-se a técnica predominante na secagem industrial da canábis colhida. Permite a secagem rápida e suave de plantas ou partes de plantas com teor de água de 80%. A liofilização é baseada no processo físico de sublimação: sob vácuo, a água passa diretamente do seu estado sólido, congelado para o estado gasoso e o gelo evapora. A canábis ou os seus componentes são primeiro ultracongelados à pressão normal. Em seguida, são sujeitos a um nível de vácuo em que a água congelada sublima do produto, tornando-se assim gasosa. Isto permite que a água seja aspirada sob a forma de vapor sem a aquecer. Isto significa que as substâncias não são afetadas negativamente, quer por temperaturas excessivamente elevadas, quer por um longo período de secagem. A utilização correta da tecnologia de vácuo é importante para este processo de secagem. Normalmente, dependendo da planta, são utilizadas pressões absolutas de 0,001 a 0,5 milibar para a liofilização.

Outro método de secagem é a secagem assistida por microondas. Este procedimento é mais rápido do que a liofilização. O nível de pressão situa-se num intervalo de vácuo industrial entre 10 e 400 mbar.

Extração

Durante a extração, o óleo de canábis é obtido a partir das partes secas da planta – a chamada biomassa. O óleo de canábis é um extrato da canábis que, sem ser processado, contém uma variedade de canabinoides. Os mais desejados são o CBD e o THC, que representam entre 60 e 80 porcento. Além disso, o óleo de canábis contém óleos essenciais (terpenos), flavonoides, lípidos, ceras e gordura. A composição deste óleo bruto depende da própria planta ou dos componentes utilizados, do método de extração escolhido e dos parâmetros, tais como a temperatura, as condições de pressão e o tempo. Inicialmente, a extração por hidrocarbonetos e por dióxido de carbono eram os métodos mais comuns para extrair o óleo da canábis e ambos os processos de extração requerem uma vinterização subsequente. O óleo bruto é misturado com etanol, arrefecido a -40 °C e sujeito à filtragem a frio. Isto elimina ceras e gorduras do óleo.

Extração por etanol

A extração por etanol já se estabeleceu no processamento industrial da canábis. Este procedimento combina a elevada eficiência da extração por hidrocarbonetos com o elevado nível de segurança da extração por dióxido de carbono. Além disso, não é necessária a vinterização. Uma vez que o etanol é um solvente muito eficaz que também extrai substâncias indesejáveis da biomassa, a extração é realizada com etanol superarrefecido (criogénico) e sob vácuo, a pressões absolutas de 0,001 a 1 mbar (Fig. 3). Assim, são alcançadas as propriedades de extração pretendidas.

O produto intermédio da extração é sempre uma mistura de óleo de canábis e etanol.

Evaporação a vácuo

A mistura de óleo de canábis/etanol é então sujeita a um processo de evaporação para remover o etanol contido.Devido ao baixo ponto de ebulição do etanol, isto pode ser feito através de processos laboratoriais ou de pequena escala num evaporador rotativo, à temperatura ambiente ou com uma ligeira subida da temperatura e um vácuo industrial de 50 a 100 mbar. Para tal, podem ser utilizadas bombas de vácuo de anel líquido operadas com etanol como fluido operacional. O etanol pode ser novamente liquefeito através de um condensador e introduzido no ciclo. Para operações em escala industrial, podem ser utilizados evaporadores de película fina ou deslizante para remover eficientemente a maior parte do solvente que produz o óleo bruto, operando a um nível de vácuo mais elevado. Após a evaporação a vácuo, obtém-se o óleo bruto com uma concentração de THC/CBD de 60 a 80 porcento.

Destilação

Além dos canabinoides, o óleo bruto de canábis também contém terpenos, como óleos aromáticos, e flavonoides, como aromatizantes bioativos. Estes têm de ser separados num processo de destilação. Um dos processos de destilação mais comuns e mais eficientes é a chamada destilação de trajeto curto. Isto envolve ter em conta os diferentes pontos de ebulição dos componentes individuais do óleo sob determinadas temperaturas e pressões para a separação. Enquanto que, à pressão atmosférica, o THC começa a evaporar a uma temperatura de 157 °C, o CBD evapora a 160 a 180 °C. Os terpenos e os flavonoides individuais possuem pontos de ebulição mais baixos. A execução da destilação sob vácuo permite reduzir as temperaturas necessárias para levar os vários canabinoides à ebulição. A destilação de trajeto 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 os flavonoides evaporem de forma seletiva e possam ser obtidos por condensação. O que resta depois este processo, sob a forma de concentrado, é um líquido que contém os canabinoides THC e CBD com uma pureza de 99 porcento. Num segundo passo de destilação, o THC é separado do CBD num evaporador de película fina. Os evaporadores de película fina funcionam de forma semelhante aos destiladores de trajeto curto, com vácuo e temperaturas diferentes. Em princípio, a destilação é realizada com níveis de vácuo industrial de aprox. 1 mbar e temperaturas mais elevadas. Para ativar o efeito psicoativo do THC, este canabinoide tem de ser aquecido a 104 °C – um processo designado descarboxilação. Se esta temperatura não for atingida durante a destilação, a descarboxilação tem de ser realizada num passo intermédio antes da destilação. Nesta última etapa do processo, são obtidos CBD e THC puros, que podem agora passar ao processamento subsequente como ingredientes ativos para várias aplicações. Os métodos utilizados para obter CBD e THC variam e dependem, entre outras coisas, do tipo de canábis e da quantidade processada. Por conseguinte, a tecnologia de vácuo utilizada, os parâmetros técnicos da bomba de vácuo, tais como a pressão final atingível ou o seu caudal, também devem ser adaptados individualmente aos respetivos processos. Uma combinação de bombas de vácuo também pode ser útil a nível económico e técnico, por exemplo, para acelerar processos ou para proteger os materiais sensíveis ao calor de temperaturas excessivas. Por isso, é importante que se consulte um especialista em vácuo aquando da seleção do fornecimento de vácuo. A empresa Busch Vacuum Solutions oferece uma vasta gama de bombas de vácuo e sistemas de vácuo individuais para todas as aplicações. Graças à presença da empresa no mundo inteiro, um aconselhamento personalizado e abrangente por parte dos especialistas em vácuo da Busch está sempre assegurado. A tabela (Fig. 4) apresenta uma estimativa aproximada das tecnologias de vácuo que podem ser utilizadas.