CO2 extrakce: oxid uhličitý jako rozpouštědlo

Dvě hranice, které musí padnout současně

Oxid uhličitý zná každý jako plyn. Za běžného tlaku vyplní prostor, který má k dispozici, a rozpustí v něm skoro nic. Zajímavým rozpouštědlem se stává až ve chvíli, kdy ho zařízení přetlačí přes dvě hodnoty zároveň: 31,1 °C a 73,8 bar. Tomuto bodu se říká kritický. Pod ním se molekuly chovají buď jako plyn, nebo po stlačení jako kapalina. Nad ním ani jedno z toho neplatí.

Nad kritickým bodem existuje jediná tekutina. Ta prostupuje pevnou rostlinnou hmotou přibližně tak, jak by jí prostupoval plyn, a přitom rozpouští přibližně tak, jak rozpouští kapalina. Odtud celý zájem průmyslu o tuto cestu. Kapalný oxid uhličitý pod 31,1 °C rozpouští dobře, ale do nitra pevných částic se dostane výrazně méně. Plyn se naopak dostane všude a neodnese nic.

Vlastnost, o kterou tady jde především a kterou u superkritického oxidu uhličitého popsali Rovetto a Aieta v roce 2017 [1], je nastavitelná hustota. Tlak a teplota nejsou v tomto případě jen provozní údaje na displeji. Rozhodují o tom, kolik látek se do tekutiny vejde a které z nich to budou. Rozpouštědlo tedy není dané jednou pro vždy. Dá se ladit.

To je rozdíl proti běžné představě extrakce, kde je rozpouštědlo pevná veličina a mění se jen čas, teplota a poměr materiálu. Tady se mění samo rozpouštědlo, a to i v průběhu jedné šarže. Vyšší hustota znamená širší okruh rozpuštěných látek, nižší hustota ho zužuje. Provozovatel tak drží v ruce dva knoflíky a jimi rozhoduje, co skončí v jímce a co zůstane v namleté hmotě. Ve zveřejněné práci z roku 2017 stojí právě získávání kanabinoidů z konopí [1].

Tři podoby jedné molekuly v mřížce

Cesta jedné šarže tlakovou nádobou

Průmyslové pořadí kroků je krátké a dost nudné, což je u výroby dobrá zpráva. Namletý materiál se naplní do tlakové nádoby a nádobou se nechá cirkulovat superkritický oxid uhličitý. Teplota a tlak se drží nad oběma kritickými hodnotami, jinak celý princip padá. Do hry patří i dekarboxylace, tedy reakční detail, kterým se u kyselých forem kanabinoidů zabývali Wang a kolektiv v roce 2016 [2]. Konec cyklu je pak čistě fyzikální záležitost: tlak se pustí dolů, tekutina se vrátí do plynné podoby a v jímce zbude extrakt. Nic se z něj neodpařuje a nic se nedohání dodatečným krokem později.

• Namletá rostlinná hmota se naváží a naplní do tlakové nádoby.
• Nádobou cirkuluje oxid uhličitý ve superkritickém stavu, tedy nad 31,1 °C a nad 73,8 bar.
• Tlak a teplota se v průběhu cyklu volí podle toho, jaký okruh látek má tekutina odnést [1].
• Vedle rozpouštění stojí i dekarboxylace, popsaná u kyselých kanabinoidů v práci z roku 2016 [2].
• Uvolnění tlaku převede oxid uhličitý zpět na plyn, který z aparatury odejde.
• V jímce zůstane koncentrovaný extrakt, u kterého není co odstraňovat, protože zbytek rozpouštědla je nulový.
• Extrakt se smíchá s nosným olejem, a tím vzniká lahvička, které se běžně říká CBD kapky.

Nehořlavý plyn, který zná i kávový průmysl

Proč zvolit právě oxid uhličitý. Dva důvody stojí v citované práci z roku 2017 vedle sebe: je nehořlavý a je v potravinářské kvalitě [1]. Stejná technologie se komerčně používá při odstraňování kofeinu z kávových zrn, takže nejde o nic exotického, co by konopí vymyslelo. Zbytek je otázka peněz a kontroly. Kapitálová náročnost je u této cesty ta nejvyšší z běžně používaných metod, a stejně tak míra kontroly nad tím, co se z rostliny odnese a co v ní zůstane. Kdo chce vyměnit jeden údaj za druhý, ten si tuto rovnici nezjednoduší. Buď se do tlakové techniky investuje, nebo se přijde o dva knoflíky, kterými se výsledek ladí.

Naše oleje, řečeno krátce

Cibdol pracuje s kanabinoidy od roku 2014 a extrakty do svých receptur získává superkritickým oxidem uhličitým, přičemž samotné zpracování probíhá ve Švýcarsku. U délky cyklu má smysl sledovat proměnné, které o výsledku rozhodují, ne číslo, které jen dobře vypadá v popisu. V lahvičce pak stojí dvě položky: koncentrovaný extrakt a nosný olej. Právě proto se stejný obsah objevuje v hledání pod několika jmény zároveň, od CBD olej po konopné kapky, a vedle zkratek kanabinoidů se v dotazech potkáte i s jmény terpenů. Formát a chemie jsou přitom dvě různé kolonky, které se nepřekrývají.