Die Menschen haben verschiedene Methoden angewandt, um Wirkstoffe aus Kräutern zu extrahieren, z. B. durch Einweichen in Wasser, Alkohol oder Öl. Außerdem haben viele das Öl erhitzt oder das Wasser gekocht, um mehr pflanzliche Wirkstoffe zu erhalten. Diese traditionellen Extraktionsmethoden hatten jedoch zahlreiche Einschränkungen. Das überkritische CO2-Verfahren hingegen ist eine hocheffiziente Methode zur Extraktion bioaktiver pflanzlicher Stoffe.

Jede Flüssigkeit hat unterschiedliche physikalische Eigenschaften und eignet sich nur für die Extraktion bestimmter Arten von Extrakten aus bestimmten Kräutern. Darüber hinaus erzeugten diese traditionellen Methoden sehr grobe Extrakte, die häufig eine weitere komplexe Verarbeitung erforderten. Schon damals war die Kontrolle über die Extraktionsmethoden begrenzt, was bedeutete, dass große Mengen aktiver oder essenzieller Verbindungen verloren gingen und zahlreiche unnötige Verunreinigungen eingeführt wurden.

In der heutigen Zeit werden diese Methoden immer noch angewandt, allerdings unter Einsatz komplexer Geräte. Außerdem entdeckten die Forscher, dass die Verwendung von Gasen für die Extraktion einige einzigartige Vorteile hat. Die moderne Technologie ermöglicht die Verflüssigung der Gase sogar bei Raumtemperatur. Zudem kann ein und dasselbe Gas durch Änderung von Druck und Temperatur unterschiedliche Eigenschaften als Lösungsmittel aufweisen. Auf diese Weise lässt sich ein breites Spektrum von Verbindungen extrahieren. Die Verwendung verschiedener Drücke ermöglicht auch die Gewinnung mehrerer Extrakte aus derselben pflanzlichen Quelle.

Ferner entweicht das Gas am Ende des Extraktionsprozesses leicht, wenn Temperatur und Druck erhöht werden, ohne dass Rückstände zurückbleiben (im Gegensatz zu flüssigen Lösungsmitteln). Außerdem sind Gase sauberer und frei von Verunreinigungen, während die meisten flüssigen Lösungsmittel gewisse Mengen an Verunreinigungen enthalten.

Die überkritische CO2-Extraktion wird unter den verschiedenen Gasen bevorzugt, da sie sicherer und einfacher zu handhaben ist als andere Gase. Außerdem hat es einige einzigartige Eigenschaften, die es bei bestimmten Temperaturen und Drücken zu einem hervorragenden Lösungsmittel machen.

 

Überblick über den Prozess der CO2-Extraktion

Die überkritische CO2-Extraktion ist die gängigste Methode zur Extraktion von Cannabisextrakt oder CBD und verschiedenen anderen Kräuterextrakten. CO2 wird aufgrund seines Sicherheitsprofils und seiner einfachen Handhabung anderen Gasen vorgezogen, aber noch wichtiger ist, dass es keine Rückstände hinterlässt. Daher wird es zur Extraktion verschiedener bioaktiver Verbindungen verwendet.

Überkritisch ist ein einzigartiger Zustand der Materie. Jeder weiß, dass die meisten Verbindungen je nach Lagertemperatur und Druck in flüssigem, festem oder gasförmigem Zustand vorliegen können. So kann Gas unter Druck zu Flüssigkeit werden. Durch Erhöhen des Drucks und Senken der Temperatur können Gase sogar in Feststoffe umgewandelt werden.

Um überkritische Fluide zu erzeugen, erhöht man den Druck, ohne die Temperatur stark zu senken. Gas wird bei Temperaturen unter Druck gesetzt, bei denen es sich normalerweise in einem gasförmigen Zustand befindet. Durch den hohen Druck wird es jedoch gezwungen, einen Zustand zwischen Gas und Flüssigkeit zu erreichen (siehe Tabelle 1). Es erreicht einen wolkenartigen Zustand. In diesem Zustand ist es ein sehr penetrantes Lösungsmittel mit extrem niedriger Viskosität und Oberflächenspannung. Außerdem kann diese überkritische Gasmasse durch Änderung von Druck und Temperatur verändert werden.

Studien zeigen, dass CO2, ein Gas bei Raumtemperatur, bei Temperaturen über 31,2 Grad Celsius und einem Druck über 7,3 MPa in eine überkritische Masse umgewandelt werden kann. Die Wahl der Temperatur und des Drucks würde sich jedoch bei anderen Gasen unterscheiden.

 

supercritical CO2

Bild: Abbildung 1 Überkritisches CO2 (Bildquelle: 1. Capuzzo A, Maffei ME, Occhipinti A. Supercritical Fluid Extraction of Plant Flavors and Fragrances. Molecules. 2013;18(6):7194-7238. doi:10.3390/molecules18067194)

Überkritisches Kohlendioxid

Sobald dieses überkritische Stadium erreicht ist, kann es weiter verändert werden, um seine physikalischen und Lösemitteleigenschaften zu steuern. So kann man die Temperatur oder den Druck erhöhen oder die Durchflussmenge verändern. Das bedeutet, dass man durch Veränderung des Drucks oder sogar der Temperatur verschiedene bioaktive Verbindungen aus den Pflanzen extrahieren kann. Natürlich können diese Änderungen manuell vorgenommen werden. Viele automatisierte Maschinen ermöglichen dies jedoch durch Berühren eines Bildschirms, so dass eine Reihe bioaktiver Verbindungen aus jeder beliebigen Pflanze extrahiert werden kann. Dies kann den Herstellern helfen, in kurzer Zeit einzigartige Produkte herzustellen.

Außerdem würden die meisten modernen und automatisierten Systeme in einem geschlossenen Kreislauf arbeiten. Das bedeutet, dass das CO2 nach dem Extraktionsprozess recycelt und wiederverwendet wird.

Kann man dieselbe CO2-Maschine zur Extraktion bioaktiver Verbindungen aus verschiedenen Kräutern verwenden? Ja, auf jeden Fall, auch wenn man mehr über die spezifischen Parameter wie Druck, Temperatur und Durchflussmenge wissen muss, die zu verwenden sind. Ebenso kann die Änderung des Drucks dazu beitragen, zu kontrollieren, welchen Anteil eines Krauts, einschließlich Cannabis, man extrahieren möchte. So können Cannabinoidextrakteure verschiedene Verfahren verwenden, um Terpene, Vollspektrumextrakte usw. zu erhalten. Wie man also sieht, bietet die CO2-Extraktion viel Flexibilität.

schematic diagram of the MoSES extraction system

Hinzufügen von Lösungsmitteln zu Extraktionsmaschinen

Wie jedes andere Lösungsmittel hat auch CO2 seine Schattenseiten. Zum Beispiel sind einige Verbindungen in CO2 unlöslich oder schlecht löslich. Die Zugabe eines anderen Lösungsmittels zu diesen Maschinen löst diese Probleme und hilft bei der Extraktion von Terpenoiden, Carotinoiden, Alkaloiden, Glykosiden, Polyphenolen und anderen Verbindungen.

Da die meisten guten Geräte zudem die Möglichkeit bieten, Druck und Temperatur zu ändern, können sie dazu beitragen, bestimmte Verbindungen gezielt zu extrahieren.

 

Liste der CO2 (Kohlendioxid)-Extraktionsgeräte

Die CO2-Extraktion ist kurzfristig nicht billig, kann aber aufgrund ihrer hohen Effizienz und ihrer Fähigkeit, qualitativ hochwertige Extrakte zu erzeugen, langfristig dazu beitragen, die Kosten für die Ausrüstung zu decken. Viele Hersteller bieten Maschinen für die überkritische CO2-Extraktion an, aber nur wenige heben sich davon ab. In der Regel handelt es sich um Hersteller aus Nordamerika oder Europa, wo der Bedarf an Extraktionsanlagen für Industriehanf am größten ist.

Der Boss (The Boss)

Es ist insofern gut, weil es einfach zu installieren und einzurichten ist. Allerdings ist das Unternehmen mehr auf High-Volume-Maschinen konzentriert. So kann diese Maschine bis zu 200 Pfund extrahieren, wenn sie kontinuierlich verwendet wird. Wie viele Maschinen ihrer Klasse ist sie vollautomatisch, wird über ein Tablet oder Telefon gesteuert und ist für den Dauerbetrieb ausgelegt.

Nachteilig ist, dass sie relativ teuer ist und über 250 000 USD kostet. Es erlaubt keine Zugabe von Lösungsmitteln, was gewisse Nachteile und Einschränkungen mit sich bringen kann. Es handelt sich um ein kanadisches Unternehmen mit US-amerikanischen und kanadischen Zertifizierungen. Möglicherweise fehlen jedoch spezifische Zertifizierungen, die für den Betrieb dieser Art von Maschinen in der EU erforderlich sind.

Cannabis SFE

Es ist ein Unternehmen, das sich hauptsächlich auf den US-Markt konzentriert und zahlreiche Maschinen für jeden Bedarf anbietet. Ihre Maschinen sind besonders gut für die unter- und überkritische Extraktion geeignet. Sie bieten jedoch nur selten die Möglichkeit, Lösungsmittel für die Extraktion bestimmter bioaktiver Verbindungen hinzuzufügen. Obwohl diese Maschinen sehr vielseitig sind und an verschiedene Bedürfnisse angepasst werden können, gelten sie im Allgemeinen als zu komplex. Selbst Maschinen mit geringem Extraktionsvolumen sind für ihre Kategorie recht komplex, was zu Problemen bei der Wartung führt. Trotz ihrer Vorteile wie erschwingliche Kosten und Skalierbarkeit sind sie nach wie vor komplexe Systeme, die zudem mit hohem Druck arbeiten.

Apeks Supercritical – Die Kraft (The Force)

Hierbei handelt es sich um eine hochmoderne, leistungsstarke, vollautomatische Maschine von einem der US-Hersteller. Die Maschine ist hocheffizient und relativ einfach einzurichten. Sie ist jedoch in erster Linie für Großproduzenten gedacht und kann daher für kleine bis mittelgroße Hersteller recht teuer sein. Die Kosten für das Basismodell belaufen sich auf etwa eine halbe Million USD, und es können weitere Kosten für die Einrichtung anfallen. Obwohl es sich um eine automatisierte Lösung handelt, ist sie nur für erfahrene Fachleute geeignet, da ihre Bedienung immer noch ein hohes Maß an Fachwissen erfordert. Wenn Sie große Pläne haben, könnte diese Maschine eine Option sein. Für kleine bis mittelgroße Unternehmen gibt es jedoch auch viele andere Möglichkeiten.

SEF-Verfahren (SEF process)

Es gibt zahlreiche Modelle für die superkritische Extraktion mit unterschiedlichen Kapazitäten. Einige dieser Maschinen wurden speziell für die Cannabisextraktion entwickelt, wie die SFE PROD 2X10L 400 BAR. Das Unternehmen konzentriert sich vor allem auf die Herstellung von Maschinen für die Pharmaindustrie und die Hersteller großer Extrakte. Die Maschinen werden unter Berücksichtigung der GMP-Standards hergestellt. Wie zu erwarten, können diese Maschinen jedoch teuer und schwierig zu bedienen sein. Daher werden diese Maschinen unter Berücksichtigung der Tatsache entwickelt, dass die Einrichtung bereits über einige Maschinen und Erfahrung im Umgang mit komplexen Systemen verfügt.

Sub-critical MoSES CO2 extraction system

Bild: Unser über- und unterkritisches CO2-Extraktionssystem – MoSES

MoSES

Moses wird in Europa hergestellt und verfügt über alle europäischen Zertifizierungen. Er gehört zu der neuen Klasse von Maschinen, die als modulare Maschinen bezeichnet werden. MoSES steht also für Modular Supercritical Extraction System. Diese Maschinen werden speziell unter Berücksichtigung der verschiedenen Anforderungen der CBD-Industrie hergestellt.

Einige der Merkmale, die sie besonders auszeichnen, sind:

  • Modularer Aufbau und damit die Möglichkeit, die Maschinen je nach Geschäftsbedarf zu erweitern.
  • Vollständig automatisierte Steuerung.
  • Die Fähigkeit, verschiedene Fraktionen in einem einzigen Durchgang zu extrahieren.
  • Schnellere Extraktionszeit, da sie mit erhöhtem Druck arbeitet.
  • Flexibilität bei der Zugabe von polaren Co-Lösungsmitteln zur Extraktion von Phenolen, Terpenoiden und anderen Verbindungen.

MoSES-Systeme eignen sich gleichermaßen für kleine und große Produktionsanforderungen und können entsprechend aufgerüstet werden. Außerdem werden diese Maschinen speziell für den europäischen Markt hergestellt und verfügen über alle erforderlichen Zulassungen.

Darüber hinaus werden diese Maschinen auch für die Extraktion verschiedener Extrakte außer CBD getestet, was den Herstellern mehr Flexibilität bietet.

 

Welche CBD/Hanf-Produkte können durch CO2-Extraktion hergestellt werden?

Die überkritische CO2-Extraktion gilt allgemein als eine der besten Methoden zur Gewinnung von “Vollspektrum”-Hanfextrakt. Das Endprodukt ist eine helle Paste oder ein Harz, das reich an CBD/CBDA (60-70 %) ist. Hinzu kommen andere nützliche Verbindungen wie Polyphenole, Terpene und andere kleinere Cannabinoide.

Im Allgemeinen wird dieser Vollspektrum-Extrakt von CBD-Liebhabern wegen seines intensiven Geschmacks und seiner Begleitwirkung geschätzt.

Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass man verschiedene Arten von CBD-Extrakten extrahieren kann, indem man die Temperatur- und Druckeinstellungen verändert. Außerdem kann man den Extrakt durch Zugabe verschiedener Lösungsmittel anreichern. Die Qualität des endgültigen Extrakts hängt also von den spezifischen Maschinenparametern ab sowie davon, welches Lösungsmittel verwendet oder nicht verwendet wurde.

Das bedeutet, dass diese Maschinen zwar hochgradig automatisiert sind, aber dennoch viel Spielraum für Experimente lassen, sodass jeder Hersteller ein einzigartiges Endprodukt erzeugen kann. Obwohl Ethanol neben der CO2-Extraktion das am häufigsten verwendete Lösungsmittel ist, kann man durch die Verwendung anderer Lösungsmittel ein ganz anderes Endprodukt erzeugen. Auch die Extraktionstemperatur und der Druck haben einen erheblichen Einfluss auf das Endprodukt.

Dieser Extrakt kann für die weitere Verarbeitung verwendet werden, um entweder CBD-Isolat oder CBD mit breitem Wirkungsspektrum herzustellen. Im Allgemeinen muss dieser Extrakt noch weiterverarbeitet werden, bevor er zum Endprodukt wird. So helfen Winterisierung und Filtration dabei, Fette, Öle und Wachse zu entfernen. Weitere Verfahren zur Gewinnung von CBD-Isolat sind Decarboxylierung, Destillation und Kristallisation.

extracting CBD

 

Zu beachtende Zertifizierungen

Natürlich hängt dies vom Standort der Produktionsstätte ab, da die Anforderungen von Ort zu Ort unterschiedlich sind. Im Allgemeinen sind europäische Unternehmen ziemlich gut darin, die lokalen europäischen und globalen Anforderungen zu erfüllen.

Wenn jemand plant, eine Anlage in der EU-Zone zu installieren, sollten die meisten Maschinen zur CO2-Extraktion vorzugsweise die EG-Konformitätserklärung enthalten. Darüber hinaus wären zusätzliche Zertifikate für Drucktests, Berichte über Kontrollverfahren, Materialzertifikate, Schweißspezifikationen, um nur einige zu nennen, enthalten.

Man kann vom Hersteller verlangen, dass er die Konformität der Komponenten, die Materialkonformität, die Dichtheitsprüfung, die Reinigungsfähigkeit des Tanks und andere Berichte je nach den Anforderungen vorlegt.

Viele Hersteller hochwertiger Maschinen legen auch Röntgenschweißprüfberichte vor, um die Qualität ihrer Produkte zu gewährleisten. Darüber hinaus verlangt die EU auch eine Druckprüfung des Tanks, wie in der EU-Druckgeräterichtlinie (PED 2014/68/EU) erwähnt.

Für einige Hersteller, die in weniger regulierten Gebieten ansässig sind, sind viele dieser Zertifikate möglicherweise nicht erforderlich. Dennoch ist es sinnvoll, nach diesen Bescheinigungen zu fragen, da das Vorhandensein dieser Zertifikate nicht nur die Qualität des Produkts, sondern auch das Vorhandensein von Qualitätskontrollmaßnahmen bestätigt.

Es ist wichtig zu verstehen, dass, obwohl viele Produkte ähnliche Spezifikationen zu haben scheinen, einige nach besseren Sicherheitsstandards hergestellt werden. Zertifizierungen können diese Standards nur bestätigen. Viele der genannten Zertifizierungen werden von Dritten an die Hersteller vergeben.

 

Kauf von CO2-Extraktionsgeräten

Der Preis einer CBD-Extraktionsanlage ist immer das wichtigste Kriterium. Es ist jedoch gut, sich zunächst über die Kapazität der Maschine zu informieren. Machen Sie sich klar, ob eine bestimmte Maschine für kleine bis mittlere oder für große Produzenten gedacht ist. Die Entscheidung in dieser Hinsicht würde auf den Bedürfnissen des Käufers beruhen. Es ist jedoch auch gut zu wissen, ob die Kapazität erweiterbar ist oder nicht, wie es mit der Automatisierung, den Sicherheitsfunktionen, der Installation und der Schulung aussieht.

Es empfiehlt sich auch, die technischen Spezifikationen in Bezug auf Maximaldruck, Temperatur und andere Merkmale genauer zu betrachten.

Achten Sie auch besonders auf zusätzliche Merkmale wie die Möglichkeit, neben CO2 auch Lösungsmittel zu verwenden. Es ist auch wichtig zu wissen, wie viel CO2 recycelt wird. Achten Sie auch auf den Stromverbrauch der Maschine, da dieser oft vernachlässigt wird, aber letztendlich die Kosten in die Höhe treiben kann.

Erkundigen Sie sich außerdem nach allen Sicherheitszertifizierungen, die die Geräte besitzen. Dies ist wichtig, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, die Betriebskosten zu senken und – was noch wichtiger ist – die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen.

Im Allgemeinen ist es eine gute Idee, Geräte von einem Unternehmen zu kaufen, das gute Kundendienstleistungen anbietet. Falls erforderlich, sollte man sich für ein Unternehmen entscheiden, das bei einer künftigen Produktionserweiterung behilflich sein kann, da es selten eine gute Idee ist, mehrere Maschinen von verschiedenen Herstellern zu besitzen.

Erkundigen Sie sich auch nach den spezifischen Anforderungen für die Installation der Maschinen, nach der Art der benötigten Infrastruktur, nach Platz, Belüftung und Umgebungstemperatur.

Versuchen Sie schließlich, sich über Wartungsprobleme und Arbeitsabläufe bei der Ausrüstung zu informieren. Es ist auch gut zu wissen, wie hoch der Personalbedarf ist und welche sonstigen Fachkenntnisse für den Betrieb der Maschine erforderlich sind.

 

Wenn Sie sich über das MoSES-Extraktionssystem erkundigen möchten, verwenden Sie das Kontaktformular auf unserer Website. Bei weiteren Fragen zur überkritischen CO2-Extraktion erreichen Sie uns unter info@essentiapura.com