Extraktion durch Verdampfung Effizienter zum Extrakt von Cannabisöl

Der psychoaktive Inhaltsstoff der Hanfpflanze THC wirkt bekanntlich berauschend. Daneben werden ihm auch zahlreiche therapeutische Wirkungen nachgesagt. Eine Legalisierung von Cannabis für medizinische Zwecke wird daher auch hierzulande diskutiert. Die dazu erforderliche Extraktion des Cannabisöls besitzt jedoch noch Optimierungspotenzial.

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Genevac Ltd

California Gold Extractions ist ein Unternehmen, das sich auf die Extraktion und Veredelung von Tetrahydrocannabinol (THC-) Öl für medizinisches Marihuana in Kalifornien spezialisiert hat. Im Rahmen des Veredelungsprozesses muss das Öl in einer größeren Menge Ethanol aufgelöst und anschließend gefiltert werden, bei der folgenden Trennung des Ethanols vom Öl kommt kon­trollierte Verdampfung zum Einsatz. Aktuell wird für die Trennung der Substanzen am häufigsten ein Rotationsverdampfer eingesetzt, mit zunehmenden Volumina jedoch nehmen auch die erforderlichen Funktionen sowie die Dauer zu, die für die Trennung des Ethanols vom Öl notwendig sind.

Der Verdampfer Rocket 4D Synergy von Genevac (s. Abb. 3) wurde als potenzielles Hilfsmittel zur Produktionssteigerung getestet. Das System bietet stufenfreies, automatisiertes Verdampfen sowie eine größere und flexibler festlegbare Verarbeitungsmenge als andere auf dem Markt verfügbare Geräte. Im Test wurde das System mit einem Rotationsverdampfer verglichen, um zu überprüfen, ob Rocket dank dieser zusätzlichen Vorteile der Leistung eines Branchenstandardgeräts entspricht.

Extraktion und Präparation von Cannabisöl

Roher Cannabisextrakt wird gewonnen, indem Extrakt enthaltende Teile der Cannabispflanze superkritischer CO₂-Flüssigkeitsextraktion (SFC) unterzogen werden. Der gewonnene Extrakt enthält unter anderem THC und weitere Cannabinoide sowie eine Vielzahl Fette und Wachse. Zur Trennung dieser inerten Stoffe vom Öl und zur Konzentrierung der aktiven Wirkstoffe kommt ein Veredelungsprozess namens „Winterisierung“ zum Einsatz. Im Rahmen dieses Prozesses muss der Rohextrakt in einer größeren Menge Ethanol aufgelöst und gefiltert werden, im Anschluss daran wird das Ethanol für den Erhalt reinen THC-Öls entfernt.

In beide Verdampfer wurden gleich große Volumina (2 Liter) des winterisierten, gelösten Extrakts gegeben und die Temperatur wurde auf 50 °C eingestellt. Im Rotationsverdampfer findet sich ein Wasserbad zur Temperierung, während die Wärmeenergiesteuerung im Rocket 4D Synergy durch Erzeugung temperaturgeregelten Dampfs mit niedrigem Druck erfolgt.

Damit im Rotationsverdampfer stets die richtige Verdampfungsrate aufrechterhalten werden konnte, war ständige Aufsicht erforderlich. Sowohl die Tiefe des Verdampfungskolbens als auch die Rotationsgeschwindigkeit wurden angepasst und die Kühlfalle musste überwacht und erneut aufgefüllt werden. Zudem wurde das System einmal angehalten, um den Auffangkolben für das Lösungsmittel zu leeren, und das Gerät musste nach Beendigung des Prozesses von Hand abgeschaltet werden.

Im Rocket finden sich integrierte Methoden zur Steuerung der Betriebsparameter, basierend auf den verwendeten Lösungsmitteln. Bei diesem Test kam eine Methode mit mittlerem Siedepunkt zum Einsatz. Nach Befüllung des Verdampfers mit dem Extrakt und nach Auswahl der Methode wurde das System in Betrieb genommen und erforderte von da an keine weiteren Eingriffe. Im Verdampfer Rocket wurden Druckregelung, Temperaturregelung und Überwachung während des Betriebs vom System durchgeführt und nach Beendigung des Prozesses schaltete sich das Gerät automatisch ab.

Getrocknete Proben wurden mittels Headspace-Gaschromatografie auf Rest­ethanol untersucht.

Schnellere Verdampfung bei durchgehendem Betrieb

Für die Details der Ergebnisse siehe auch Tabelle 1. Der Verdampfungsprozess dauerte im Rocket etwa 60 Minuten, beim Rotationsverdampfer waren es etwa 80 Minuten. Bei beiden Systemen wurde in etwa die gleiche Menge Ethanol abgeschieden, d.h. ca. 1,4 Liter. Zudem konnten mittels beider Systeme jeweils etwa 200 ml veredelter Extrakt gewonnen werden. (s. Abb. 2.)

Die Daten zum Restethanol finden sich in Tabelle 1. Insgesamt enthielt die dem Verdampfersystem Rocket entnommene Probe eine größere Menge Restethanol, die sich jedoch im Rahmen der Betriebsgrenzwerte bewegte. Durch benutzerdefinierte Parametereingabe (wie beispielsweise die abschließende Trockenzeit) im Rocket ist es unter Umständen möglich, die Lösungsmittelrückstände künftig noch weiter zu reduzieren.

Trotz des leicht erhöhten Anteils an Rest­ethanol in der Probe wurde der Rocket als insgesamt effizientere Lösung bewertet. Der gesamte Verdampfungsvorgang nahm deutlich weniger Zeit in Anspruch und das Gerät ermöglicht einen durchgehenden Betrieb, bei dem nach Systemstart keine Überwachung und kein menschliches Eingreifen mehr erforderlich sind. Somit konnten während der Verdampfung des Ethanols zur Gewinnung des veredelten THC-Ölextrakts Parallelprozesse ausgeführt werden und es war möglich, die Abscheidung des Lösungsmittels über Nacht oder zu Zeiten, zu denen keine menschliche Systemüberwachung stattfindet, durchzuführen.

Die Autoren danken Danton Brown von SP Scientific USA für seine wertvolle Unterstützung.

* Jim Bilotta: California Gold Extractions, Kalifornien, USA

* *Alison Wake: Genevac Ltd, Teil von SP Scientific, Ipswich, Großbritannien

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