CO2 ekstrakcija: nuo sumaltos masės iki CBD aliejaus

Kas yra buteliuke: ekstraktas ir nešančioji bazė

Kaip iš sausos, sumaltos augalinės masės atsiranda aliejus buteliuke? Atsakymas nuobodus ir būtent todėl geras: buteliuke yra du dalykai, sumaišyti į vieną. Koncentruotas ekstraktas ir nešančioji bazė. Sudėk juos, ir turi tai, kas lentynoje vadinama cbd aliejus. Viskas, kas techniškai įdomu, nutinka anksčiau, ekstrakto pusėje.

Tema iš tikrųjų dviguba. Viena pusė yra chemija: kas atsitinka anglies dioksidui, kai jam keičiamas slėgis ir temperatūra. Kita pusė yra pramoninė seka: kuria tvarka eina žingsniai ir kas kiekviename iš jų vyksta. Toliau laikomasi lygio kas nutinka ir kodėl. Lietuviškose užklausose, beje, greta įvedamas ir kanapių aliejus.

Prieš žingsnius verta pažiūrėti į patį tirpintoją. Anglies dioksidas šiame darbe būna trijų būsenų, ir jos skiriasi ne pavadinimu, o tuo, ką geba [1]. Skaičiai čia nedekoratyvūs: 31,1 °C ir 73,8 bar yra riba, kurią reikia perkopti abiem kryptimis vienu metu. Trečioji būsena ir yra visos technologijos priežastis, nes ji moka tai, ko atskirai nemoka nei dujos, nei skystis.

• Dujos, esant įprastam aplinkos slėgiui: užpildo visą jam prieinamą erdvę ir beveik nieko neištirpina.
• Skystis, suslėgtas žemiau 31,1 °C: tankus, tirpina rimtai, bet į kietą augalinę medžiagą įsigauna gerokai sunkiau.
• Superkritinė būsena, aukščiau 31,1 °C ir 73,8 bar: nei tiksliai dujos, nei tiksliai skystis, o kažkas trečio.

Kritinis taškas ir tirpintojas, kurį galima derinti

1. Riba užrašoma dviem skaičiais: 31,1 °C ir 73,8 bar. Ne vienu. Kol bent viena reikšmė neperkopta, anglies dioksidas lieka toks, kokį pažįstame iš buitinių sąlygų, ir jokios trečios būsenos talpoje nėra.
2. Aukščiau abiejų reikšmių dujų ir skysčio riba nustoja veikti. Lieka viena fazė, kuri nesutampa nė su viena iš įprastų, ir būtent su ja dirba visa likusi seka.
3. Difuzija. Per kietą augalinę medžiagą tokia fazė sklinda maždaug taip, kaip pro ją sklistų dujos. Tai svarbu praktiškai: srautas nelieka paviršiuje, jis eina į vidų.
4. Tirpinimo geba. Čia jau kitas orientyras: fazė tirpina maždaug taip, kaip tirpintų skystis. Dvi savybės viename ir yra atsakymas, kodėl superkritinis anglies dioksidas apskritai laikomas tirpintoju, o ne tik suslėgtomis dujomis.
5. Pagrindinė savybė, kuri 2017 metų Rovetto ir Aietos darbe [1] iškelta į pirmą vietą: tokios fazės tankį galima reguliuoti. Ne pasirinkti kartą, o keisti darbo metu.
6. Slėgis ir temperatūra kartu nustato du dalykus vienu metu. Pirma, kiek junginių apskritai gali ištirpti. Antra, kurie junginiai ištirps anksčiau už kitus.
7. Todėl superkritinis anglies dioksidas nėra fiksuotas tirpintojas. Jis derinamas. Ta pati medžiaga, kiti nustatymai, kitas ekstraktas, ir tas skirtumas yra ne atsitiktinumas, o proceso parametras.

Slėginė talpa: seka nuo malimo iki surinkto ekstrakto

1. Sumalta augalinė medžiaga sukraunama į slėginę talpą. Malimas nėra kosmetinis žingsnis: superkritinei fazei reikia kur įsigauti, o smulkesnė masė tam pačiam ciklui atveria daugiau paviršiaus.
2. Per talpą pradedamas cirkuliuoti superkritinis anglies dioksidas. Cirkuliacija reiškia, kad tas pats tirpintojas eina per medžiagą ne vieną kartą, pasiima tai, kas jam tirpsta, ir grįžta atgal į ciklą.
3. Slėgis ir temperatūra viso ciklo metu yra darbo įrankiai, ne fonas. Tankio reguliavimas [1] nusprendžia, kiek junginių pereina į ekstraktą ir kurie iš jų pereina anksčiau.
4. Šiluma įneša ir cheminę detalę: dekarboksilinimą. Šią reakciją 2016 metų Wang ir kolegų darbe [2] nagrinėjo atskirai, kaip savarankišką temą, o ne kaip gamybos schemos pastabą.
5. Ciklo pabaigoje slėgis nuleidžiamas. Anglies dioksidas grįžta į dujinę būseną ir palieka tai, ką nešė. Fazės perėjimas čia atlieka atskyrimo darbą.
6. Surenkamas ekstraktas. Tirpintojo iš jo nereikia išgarinti, o vėliau nereikia ieškoti liekanų: šiame kelyje jų paprasčiausiai nėra.
7. Paskutinis žingsnis jau ne chemija, o receptūra. Koncentruotas ekstraktas sumaišomas su nešančiąja baze, ir tik po šio veiksmo produktas atsiranda tokia forma, kokia jį matome buteliuke.

Kodėl gamyboje pasirenkamas būtent anglies dioksidas

1. Jis nedegus. Slėginėje gamyboje tai ne smulkmena: talpa dirba dešimtimis barų, ir tirpintojas, nekeliantis gaisro rizikos, iš karto sutvarko didelę dalį saugos klausimų [1].
2. Jis maistinės klasės [1]. Ta pati medžiaga, kuri jau leidžiama maisto pramonėje, čia atlieka tirpintojo darbą, o ne atsiranda kaip technologinė išimtis.
3. Ta pati technologija komerciškai naudojama kavos pupelėms, kai iš jų šalinamas kofeinas [1]. Vadinasi, kalba ne apie laboratorinę egzotiką, o apie seniai veikiančią pramoninę praktiką.
4. Pabaigoje nieko nereikia išgarinti. Slėgis nuleidžiamas, anglies dioksidas išeina dujomis, ekstraktas lieka talpoje, ir tirpintojo liekanų klausimas tiesiog nekyla.
5. Valdymas. Slėgis ir temperatūra yra dvi rankenėlės, kuriomis reguliuojamas fazės tankis, o kartu ir tai, kiek bei kokių junginių pereina į ekstraktą [1]. Iš gamybos būdų šis duoda daugiausia valdymo.
6. Kapitalas. Tas pats metodas iš visų reikalauja daugiausia kapitalo: slėginė įranga, sauga, automatika. Aprašant procesą šios eilutės praleisti negalima, nes ji paaiškina, kodėl ne visi taip dirba.
7. Sandėris išeina simetriškas. Daugiausia įrangos ir daugiausia kontrolės tame pačiame sprendime. Kas renkasi šį būdą, renkasi abu dalykus vienu metu.

Ką apie ekstraktą galima perskaityti, o ne nuspėti

Gamybos būdas nėra nuojauta. Jį galima užrašyti viena eilute, ir katalogo įrašuose nurodyta, kad Cibdol ekstraktai gaunami superkritine CO2 ekstrakcija, o pats procesas vyksta Šveicarijoje nuo 2014 metų.

Toliau eina kintamieji. Proceso trukmė, slėgis, temperatūra. Iš jų svarbūs tie, kurie tikrai keičia rezultatą, o ne tie, kurie gerai skamba. Ilgesnis ciklas savaime nieko nepasako, jei nežinomas tankis, prie kurio dirbta [1]. Vienas skaičius be konteksto lieka tuščias: slėgis be temperatūros arba temperatūra be slėgio nepasako, kokia fazė iš tikrųjų buvo talpoje.

Ekstrakto pusėje surašomi junginių pavadinimai. Kanabinoidai yra ta grupė, kurios išgavimą superkritiniu anglies dioksidu 2017 metų Rovetto ir Aietos darbas [1] tyrė tiesiogiai. Apie pačią grupę plačiau rašoma kanabinoidų žinių puslapyje, o aromatinę dalį, kurią lietuviškose užklausose vadina terpenai, atskirai aptaria terpenų įrašas. Jei rūpi ne procesas, o pati lentynos prekė, ją nuo pradžių paaiškina cbd aliejaus puslapis.

• Ekstrakcijos tipas: superkritinis anglies dioksidas, aukščiau 31,1 °C ir 73,8 bar.
• Tirpintojo liekanos: nuleidus slėgį anglies dioksidas išeina dujomis, ir ekstrakte jo nelieka.
• Dekarboksilinimas: reakcija, kuri turi savo atskirą literatūrą [2], o ne tik vietą gamybos schemoje.
• Nešančioji bazė: antra buteliuko dalis, be kurios koncentratas dar nėra aliejus.
• Du gamybos rodikliai iš karto: šis būdas reikalauja daugiausia kapitalo ir kartu duoda daugiausia valdymo.