Việc chiết xuất cannabidiol, hay CBD, từ cây gai dầu đã trở thành một quá trình thiết yếu trong ngành công nghiệp dược phẩm và chăm sóc sức khỏe hiện đại. Mặc dù người ta chú ý nhiều đến chất lượng của cây gai dầu và độ tinh khiết của dầu CBD cuối cùng, nhưng việc hiểu rõ máy móc được sử dụng trong quy trình này cũng quan trọng không kém. MỘT Máy chiết xuất CBD là một hệ thống phức tạp được thiết kế để tách cannabinoids, terpen và các hợp chất có giá trị khác khỏi nguyên liệu thực vật. Hiệu quả và độ tin cậy của nó phụ thuộc vào thiết kế và chất lượng của từng bộ phận riêng lẻ. Mỗi bộ phận của máy góp phần thực hiện một giai đoạn cụ thể trong chu trình chiết xuất, từ nạp nguyên liệu thô đến thu thập dịch chiết tinh chế.

1. Tàu khai thác

Trung tâm của bất kỳ máy chiết CBD nào là bình chiết, đôi khi được gọi là buồng chiết. Đây là nơi sinh khối cây gai dầu được nạp vào và là nơi diễn ra quá trình chiết xuất. Thiết kế và cấu tạo của bình rất quan trọng vì nó phải chịu được áp suất, thay đổi nhiệt độ và tương tác với dung môi.

Trong hệ thống chiết CO2, bình chiết là một xi lanh bằng thép không gỉ áp suất cao có khả năng chứa CO2 siêu tới hạn hoặc dưới tới hạn. Vật liệu gai dầu được đóng gói bên trong và CO2 chảy qua nó trong điều kiện được kiểm soát để hòa tan cannabinoids và terpen. Để chiết etanol hoặc hydrocarbon, bình đóng vai trò là thùng chứa dung môi để rửa qua sinh khối.

Những cân nhắc chính đối với bình chiết là định mức áp suất, khả năng tương thích vật liệu, dung tích thể tích và tính dễ làm sạch. Hầu hết các máy móc hiện đại đều sử dụng thép không gỉ cấp thực phẩm vì nó chống ăn mòn và nhiễm bẩn. Một bình chiết được thiết kế tốt đảm bảo rằng dung môi hoặc CO2 chảy đều qua sinh khối, giúp nâng cao hiệu quả và giúp đạt được kết quả chiết đồng đều.

2. Hệ thống cung cấp dung môi hoặc CO2

Mỗi quá trình chiết xuất đều yêu cầu một môi trường làm việc để thu được các hợp chất mong muốn từ nguyên liệu thực vật. Tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng, đây có thể là dung môi CO2, ethanol hoặc hydrocarbon như butan hoặc propan. Hệ thống cung cấp dung môi hoặc CO2 đưa môi trường này vào bình chiết trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ cụ thể.

Trong hệ thống CO2, thiết lập này thường bao gồm bình chứa CO2, máy bơm hoặc máy nén và bộ gia nhiệt hoặc máy làm lạnh để điều chỉnh trạng thái của CO2 giữa chất lỏng, khí và chất lỏng siêu tới hạn. Độ chính xác của hệ thống này là cần thiết vì những biến động nhỏ về áp suất hoặc nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chiết và thành phần của dịch chiết.

Trong hệ thống ethanol hoặc hydrocarbon, hệ thống cung cấp bao gồm bể chứa dung môi, máy bơm và van điều khiển dòng chảy. Những bộ phận này điều chỉnh lượng dung môi đi vào bình chiết và tốc độ dung môi chảy qua sinh khối. Kiểm soát thích hợp đảm bảo rằng quy trình vừa an toàn vừa hiệu quả, giảm thiểu thất thoát dung môi và tối ưu hóa năng suất.

3. Bình phân tách hoặc bình thu gom

Sau khi dung môi hoặc CO2 đi qua sinh khối và hòa tan cannabinoids, hỗn hợp thu được phải được tách ra để có thể thu được dịch chiết. Bình tách, còn được gọi là buồng thu, thực hiện chức năng này. Nó cho phép dung môi hoặc CO2 chuyển trở lại trạng thái khí trong khi các thành phần dầu nặng hơn lắng xuống đáy.

Trong hệ thống chiết CO2, nhiều thiết bị phân tách có thể được sử dụng để phân tách các thành phần khác nhau dựa trên độ hòa tan của chúng. Thiết bị phân tách đầu tiên thường thu thập các loại sáp và dầu nặng hơn, trong khi thiết bị phân tách thứ hai thu thập các phần nhẹ hơn như terpen. Thiết kế của các thiết bị phân tách này giúp đạt được chiết xuất tinh khiết hơn bằng cách kiểm soát các điều kiện mà mỗi hợp chất được giải phóng.

Đối với các hệ thống etanol, bình thu gom đóng vai trò là giai đoạn đầu tiên trong đó dung môi và dịch chiết được tách ra trước quá trình thu hồi dung môi. Chất lượng của thiết bị phân tách ảnh hưởng đến cả độ trong và độ tinh khiết của dầu thu được.

4. Hệ thống thu hồi dung môi

Một trong những giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình chiết xuất CBD là thu hồi dung môi. Sau khi chiết xuất, dung môi mang cannabinoids phải được tách ra khỏi dầu để có thể tái sử dụng. Điều này không chỉ làm giảm chi phí vận hành mà còn đảm bảo rằng dầu CBD cuối cùng không có dư lượng không mong muốn.

Hệ thống thu hồi dung môi thường bao gồm thiết bị bay hơi, bình ngưng và bể thu gom. Trong quá trình chiết xuất ethanol, hỗn hợp này được đun nóng để làm bay hơi ethanol, sau đó được cô đặc và thu gom để tái sử dụng. Thiết bị bay hơi quay hoặc thiết bị bay hơi màng rơi thường được sử dụng cho bước này vì chúng cho phép làm nóng nhẹ dưới áp suất giảm, bảo toàn chất lượng của cannabinoids và terpen.

Trong các hệ thống CO2, việc thu hồi đạt được bằng cách giảm áp suất và làm mát CO2, cho phép nó trở lại dạng lỏng hoặc khí để tái chế. Hệ thống thu hồi hiệu quả không chỉ cải thiện tính bền vững mà còn duy trì độ tinh khiết dung môi ổn định, đảm bảo hiệu suất quy trình ổn định theo thời gian.

5. Hệ thống làm lạnh hoặc sưởi ấm

Kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng trong việc chiết xuất CBD. Cho dù sử dụng CO2, ethanol hay hydrocarbon, khả năng kiểm soát quá trình gia nhiệt và làm mát chính xác đảm bảo rằng dung môi vẫn ở đúng pha và các hợp chất nhạy cảm không bị phân hủy.

Để tách CO2, máy làm lạnh và máy sưởi phối hợp với nhau để điều chỉnh CO2 giữa trạng thái siêu tới hạn và dưới tới hạn. Một lò sưởi có thể được sử dụng để đưa CO2 đến nhiệt độ siêu tới hạn, trong khi máy làm lạnh làm mát nó trong giai đoạn tách hoặc thu hồi.

Trong quá trình chiết xuất ethanol, việc làm lạnh là đặc biệt quan trọng. Ethanol thường phải được làm lạnh đến nhiệt độ rất thấp để ngăn chặn chất diệp lục và các loại sáp không mong muốn bị chiết xuất. Máy làm lạnh công nghiệp hoặc máy đông lạnh đông lạnh được sử dụng để đạt được nhiệt độ thấp tới âm 40 độ C hoặc thấp hơn.

Hệ thống kiểm soát nhiệt độ đáng tin cậy đảm bảo tính nhất quán của sản phẩm và độ ổn định của quy trình. Nó cũng làm giảm nguy cơ quá nhiệt hoặc tích tụ áp suất, có thể gây ra các vấn đề về an toàn hoặc làm suy giảm chất lượng dầu cuối cùng.

6. Hệ thống chân không

Hệ thống chân không đóng một vai trò quan trọng trong một số phương pháp chiết xuất, đặc biệt là thu hồi dung môi và xử lý sau. Trong quá trình bay hơi, bơm chân không được sử dụng để giảm áp suất bên trong thiết bị bay hơi. Điều này làm giảm điểm sôi của dung môi, cho phép nó bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn. Nhiệt độ thấp hơn bảo vệ cannabinoids và terpen khỏi sự suy thoái nhiệt.

Bơm chân không cũng được sử dụng trong một số giai đoạn làm khô hoặc tẩy, đặc biệt là khi loại bỏ dung môi còn sót lại khỏi dịch chiết. Duy trì mức chân không ổn định đảm bảo loại bỏ dung môi hiệu quả mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của dầu.

7. Bảng điều khiển và hệ thống tự động hóa

Máy chiết xuất CBD hiện đại có tính tự động hóa cao, cho phép người vận hành quản lý các biến phức tạp thông qua bảng điều khiển kỹ thuật số. Hệ thống điều khiển giám sát và điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chảy và thời gian. Nó cũng có thể lưu trữ dữ liệu từ các lần chạy trước để giúp người vận hành duy trì hiệu suất ổn định và khả năng truy xuất nguồn gốc.

Bảng điều khiển được thiết kế tốt bao gồm cảm biến, đồng hồ đo áp suất, chỉ báo nhiệt độ và giao diện kỹ thuật số. Tự động hóa không chỉ cải thiện hiệu quả mà còn tăng cường an toàn bằng cách ngăn ngừa lỗi của con người. Người vận hành có thể lập trình các công thức chiết xuất cụ thể mà hệ thống tự động tuân theo, đảm bảo khả năng lặp lại kết quả từ mẻ này sang mẻ khác.

Trong các hệ thống tiên tiến, bộ điều khiển logic lập trình hoặc giao diện người máy màn hình cảm ứng được sử dụng để tích hợp tất cả các thành phần vào một bộ điều khiển duy nhất. Điều này giúp đơn giản hóa hoạt động, giảm thời gian đào tạo và cung cấp phản hồi theo thời gian thực về các điều kiện của quy trình.

8. Các bộ phận lọc và thanh lọc

Lọc là một phần quan trọng của quá trình chiết xuất. Ngay cả sau khi tách và thu hồi dung môi, dịch chiết vẫn có thể chứa sáp thực vật, chất béo hoặc các hạt mịn. Các bộ phận lọc như bộ lọc nội tuyến, máy ép lọc hoặc bộ lọc màng được sử dụng để loại bỏ các tạp chất này.

Trong quá trình chiết xuất ethanol, quá trình lọc lạnh hoặc đông hóa thường được thực hiện. Dịch chiết thô được trộn với etanol lạnh và sau đó được lọc để loại bỏ sáp đông đặc ở nhiệt độ thấp. Quá trình lọc không chỉ cải thiện hình thức bên ngoài của dầu mà còn tăng cường độ ổn định và hương vị của dầu.

Bộ lọc than hoạt tính hoặc cột hấp phụ cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các hợp chất màu hoặc mùi. Những thành phần này đặc biệt quan trọng để sản xuất dầu CBD dành cho các sản phẩm có độ tinh khiết cao như cồn thuốc hoặc dược phẩm.

9. Hệ thống an toàn và giảm áp lực

Bởi vì quá trình chiết xuất CBD thường liên quan đến áp suất cao, dung môi dễ cháy hoặc nhiệt độ đông lạnh nên hệ thống an toàn là một phần thiết yếu của bất kỳ máy chiết xuất nào. Những hệ thống này bảo vệ cả thiết bị và người vận hành.

Van giảm áp, đĩa vỡ và khóa liên động an toàn thường được trang bị để ngăn ngừa hiện tượng quá áp. Trong hệ thống chiết CO2, nhiều van an toàn đảm bảo áp suất luôn nằm trong giới hạn an toàn. Hệ thống hydrocarbon cũng có thể bao gồm động cơ chống cháy nổ, hệ thống thông gió và cơ chế nối đất để ngăn chặn sự đánh lửa.

Cảm biến nhiệt độ và tính năng tự động tắt sẽ bổ sung thêm một lớp an toàn. Một hệ thống an toàn được thiết kế phù hợp không chỉ tuân thủ các quy định của ngành mà còn giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và hư hỏng thiết bị.

10. Thiết bị xử lý bài viết

Mặc dù về mặt kỹ thuật tách biệt với hệ thống chiết xuất lõi, thiết bị xử lý sau là một phần của quá trình thiết lập sản xuất CBD tổng thể. Sau khi khai thác, dầu thô có thể trải qua các quá trình như khử carboxyl, chưng cất hoặc kết tinh.

Quá trình khử carboxyl liên quan đến việc đun nóng chiết xuất để chuyển CBDA thành CBD hoạt động. Thiết bị chưng cất, chẳng hạn như thiết bị chưng cất đường dẫn ngắn hoặc màng lau, làm sạch dầu bằng cách tách cannabinoids khỏi dung môi còn sót lại, sáp và các tạp chất khác. Hệ thống kết tinh được sử dụng để tách CBD nguyên chất khỏi dịch chiết.

Các thành phần xử lý sau này đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các yêu cầu về độ tinh khiết, hiệu lực và chất lượng.

11. Khung kết cấu và hệ thống đường ống

Hỗ trợ tất cả các thành phần chức năng là khung kết cấu và mạng lưới đường ống. Khung giữ các bình, máy bơm và thiết bị ngưng tụ một cách an toàn tại chỗ, trong khi các đường ống vận chuyển dung môi và chất chiết giữa các giai đoạn. Ống thép không gỉ được ưa chuộng vì độ bền và dễ làm sạch.

Cách bố trí hệ thống đường ống ảnh hưởng đến cả hiệu quả và bảo trì. Các hệ thống được thiết kế tốt có đường cong mượt mà, không gian chết tối thiểu và các van dễ dàng tiếp cận để làm sạch và kiểm tra. Cách nhiệt thích hợp cũng được sử dụng để duy trì nhiệt độ ổn định và ngăn chặn sự ngưng tụ hoặc đóng băng.

Phần kết luận

Một máy chiết xuất CBD thông thường không chỉ là một thiết bị đơn lẻ. Nó là một hệ thống tích hợp bao gồm nhiều thành phần chuyên biệt phối hợp với nhau để tách các cannabinoid có giá trị khỏi cây gai dầu. Mỗi bộ phận, từ bình chiết đến bảng điều khiển, đều phục vụ một mục đích cụ thể trong việc duy trì hiệu quả, độ tinh khiết và an toàn.

Việc hiểu rõ các thành phần này giúp người vận hành, kỹ thuật viên và chủ doanh nghiệp đưa ra quyết định sáng suốt về việc lựa chọn, bảo trì và vận hành thiết bị. Khi mỗi bộ phận được thiết kế và bảo trì đúng cách, máy sẽ mang lại kết quả nhất quán, giảm thiểu lãng phí và đảm bảo rằng dầu CBD được chiết xuất đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng mong muốn.

Bằng cách kiểm tra chức năng của từng thành phần, người ta sẽ đánh giá sâu hơn về kỹ thuật đằng sau việc chiết xuất CBD cũng như mức độ kết hợp giữa độ chính xác, an toàn và kiểm soát quy trình để tạo ra kết quả chất lượng cao và đáng tin cậy.