CO2 extrakcia: od kritického bodu k CBD oleju

Čo sa vlastne deje medzi rastlinou a fľaštičkou?

Otázka vyzerá jednoducho, len odpoveď má dve vrstvy. Prvá je chémia jedného plynu, ktorý sa pod tlakom prestane správať ako plyn. Druhá je priemyselný postup: mletý materiál, tlaková nádoba, cirkulácia, zachytenie výťažku. Ani jedna z tých vrstiev nie je záhadná. Píše sa o nich len zvyčajne veľmi neurčito. Cieľ je pritom prozaický. Dostať z pletiva zlúčeniny a nepribrať k nim rozpúšťadlo.

Extrakcia oxidom uhličitým dá na konci koncentrovaný výťažok. Nie olej. Výťažok. Až po zmiešaní s nosnou zmesou vznikne to, čo na etikete stojí ako CBD olej. Kto hľadá CBD kvapky, termodynamiku zvyčajne nehľadá. Práve v nej sa však rozhoduje, čo sa z pomletého materiálu dostane do fľaštičky a čo v nej po výrobe nezostane.

Úroveň tohto textu je jednoduchá: čo sa deje a prečo práve tak. Bez tajomstiev. Sekvencia, dve čísla, jeden reakčný detail a dve publikované práce, o ktoré sa dá text oprieť.

• Koncentrovaný výťažok plus nosná zmes: to je celá aritmetika za jednou fľaštičkou CBD oleja, nič iné sa v tej rovnici neskrýva.
• Kritický bod oxidu uhličitého leží pri 31,1 °C a 73,8 bar, a obe hodnoty musia platiť naraz.
• Nad kritickým bodom ide o jedno jediné fluidum, nie o zmes plynu a kvapaliny [1].
• Slovník, ktorý k výťažku patrí, poznáte z etikiet: kanabinoidy, terpény, pri jednotlivých názvoch napríklad kanabigerol.
• Po skončení chodu tlak klesne, oxid uhličitý sa vráti do plynného stavu a vo výťažku nezostáva zvyškové rozpúšťadlo.

Tri stavy jednej molekuly

Plyn v miestnosti, kvapalina pod tlakom

Pri okolitom tlaku je oxid uhličitý plyn. Zaplní priestor, ktorý má k dispozícii, a rozpustí takmer nič [1]. Ako rozpúšťadlo je v tomto stave nepoužiteľný. Keď ho stlačíme a držíme pod 31,1 °C, prejde do kvapaliny. Tá už je hustá a rozpúšťať dokáže veľmi dobre. Má však jednu vlastnosť, ktorá sa pri rastlinnom materiáli počíta: do tuhej hmoty preniká výrazne menej [1]. A prienik do pomletého pletiva je pri extrakcii polovica práce. Kvapalný oxid uhličitý teda vie rozpúšťať, len sa nedostane všade, kde by mal.

Nad 31,1 °C a 73,8 bar naraz

Keď sú obe podmienky splnené súčasne, oxid uhličitý prejde do stavu, ktorý nie je ani plyn, ani kvapalina v bežnom zmysle slova [1]. Jedna fáza, jedno fluidum. Difúzia je v ňom blízka plynu, takže tuhým rastlinným materiálom prechádza. Rozpúšťacia schopnosť je blízka kvapaline, takže po ceste zbiera to, čo je v ňom rozpustné. Táto kombinácia je celý dôvod, prečo v tejto kategórii stoja tlakové nádoby a nie obyčajné kade.

Poradie tých dvoch čísel nie je rečnícka figúra. Stlačený plyn pri dvadsiatich stupňoch dá len kvapalinu. Teplý plyn bez tlaku zostane plynom. Až obe hodnoty spolu otvárajú tretí stav, o ktorom je celý tento postup, a preto sa v technickej dokumentácii nikdy neuvádza iba teplota alebo iba tlak.

Hustota, ktorá sa dá nastaviť

Najzaujímavejšia vlastnosť superkritického oxidu uhličitého nie je samotné rozpúšťanie. Je to hustota fluida, ktorá sa dá nastaviť [1]. Mení ju tlak, mení ju teplota, a s hustotou sa mení aj to, koľko sa vo fluide rozpustí. Rozpúšťadlo teda nie je pevná danosť s jedným číslom v tabuľke. Je to nástroj s dvomi páčkami. Kto ich vie držať v ruke, riadi nielen množstvo, ale aj výber zlúčenín, ktoré fluidum z materiálu odnesie. Odtiaľ pochádza označenie nastaviteľné rozpúšťadlo: nie pevné, ale ladené podľa toho, čo má z nádoby vyjsť.

Kapacita a selektivita sú dva rôzne výsledky

Tlak a teplota rozhodujú o dvoch veciach naraz. Prvá je kapacita, teda koľko látky fluidum unesie. Druhá je selektivita, teda ktoré zlúčeniny to budú. Tieto dve veličiny nejdú vždy ruka v ruke, a práve preto sa chody nastavujú a zapisujú. Zmena tlaku o niekoľko barov je už iný chod, aj keď zariadenie a materiál zostanú tie isté. Presne tu sa extrakcia mení z chémie na remeslo: čísla sú známe, ale ich kombinácia je rozhodnutie. Rovnakú logiku pri superkritickom oxide uhličitom a kanabinoidoch zhrnuli Rovetto a Aieta v roku 2017 [1].

Praktický dôsledok je nudný a dobrý zároveň. Ten istý stroj s tým istým vstupom dá pri inom nastavení iný výťažok, takže dokumentácia chodu je súčasťou receptúry. Bez zápisu tlaku, teploty a času sa chod nedá zopakovať.

Sekvencia jedného chodu

1. Rastlinný materiál sa pomelie. Ide o prípravu, nie o formalitu: väčšia plocha znamená, že fluidum má kam preniknúť, a pri tuhom pletive je práve prienik ten najužší krok.
2. Pomletá hmota ide do tlakovej nádoby a nádoba sa uzavrie. Od tohto momentu je celý priestor oddelený od okolia, čo je pri práci s tlakom prvá podmienka.
3. Oxid uhličitý sa privedie nad 31,1 °C a 73,8 bar zároveň a v superkritickom stave začne cirkulovať materiálom. Nie je to jednorazový prietok, fluidum obieha.
4. Tlak a teplota sa nastavia podľa toho, čo má z materiálu vyjsť. Hustota fluida je hlavná páčka a mení sa s oboma parametrami [1].
5. Ku chémii kyslých kanabinoidov patrí dekarboxylácia. Prácu venovanú práve tejto reakcii publikovali Wang a kolektív v roku 2016; ide o reakčný detail, ktorý sa sleduje samostatne [2].
6. Chod sa končí poklesom tlaku. Oxid uhličitý prejde späť do plynného stavu a odíde sám, bez zahrievania výťažku a bez preplachovania nádoby ďalším rozpúšťadlom.
7. V nádobe zostane koncentrovaný výťažok. Nie je z neho čo odparovať a v analýze sa neskôr nehľadá zvyšok rozpúšťadla, pretože iné rozpúšťadlo v chode nebolo.
8. Nádoba sa otvára až po odtlakovaní, keď je vnútri plyn a výťažok. To je aj dôvod, prečo sa o oxide uhličitom hovorí ako o rozpúšťadle, ktoré po sebe nič nenechá.
9. Výťažok sa zmieša s nosnou zmesou. Až tento krok robí z koncentrátu olej, ktorý sa dá odmerať pipetou v uzávere, a až tu sa začína reč o etikete.

Prečo práve oxid uhličitý

Dve vlastnosti rozhodujú o jeho zaradení do potravinárskej výroby: je nehorľavý a je dostupný v potravinárskej kvalite [1]. Nič exotické. Tá istá technológia sa komerčne používa pri dekofeinizácii kávových zŕn [1], takže v priemysle nejde o novinku. Kapitálová náročnosť je však iná ako pri jednoduchších postupoch. Vybavenie je nákladné a náročné na obsluhu, a v rovnakej miere dáva vysokú mieru kontroly nad tým, čo sa v nádobe deje. Viac techniky, viac riadenia. To je celá výmena.

Za tým stojí aj praktický dôvod, prečo si tento postup vyberá výroba, ktorá o sebe zverejňuje čísla. Keď v chode nie je iné rozpúšťadlo, v analýze výťažku sa jeho zvyšok nehľadá. Jedna položka menej v protokole a jedna neistota menej pri čítaní etikety.

Odkiaľ pochádza výťažok v našich fľaštičkách

Naše výťažky sa získavajú superkritickým oxidom uhličitým a výroba prebieha vo Švajčiarsku; s kanabinoidmi pracujeme od roku 2014, čo je letopočet, nie argument sám pre seba. Pri extrakcii totiž rozhodujú premenné, ktoré sa dajú zapísať a zopakovať: tlak, teplota, čas chodu, vstupný materiál. Dĺžka praxe je zaujímavá až vtedy, keď stojí vedľa týchto zápisov. V radoch, ako sú CBD kvapky 2.0, teda za slovom olej stojí koncentrovaný výťažok a nosná zmes, nič viac a nič menej.

Zvyšok je otázka dokumentácie k šarži. Obsah CBD, ďalšie kanabinoidy aj THC sa čítajú z rozboru ku konkrétnej šarži, nie z textu o technológii. Extrakcia hovorí o tom, ako výťažok vznikol. Protokol hovorí o tom, čo v ňom po zmiešaní je.