大麻加工路线图

麻油加工路线图

大麻油加工设备是化工和工业工程领域中一个相对较新的学科。虽然CBD提取和纯化的许多方面可以 从其他成熟的天然产品中提取,但有许多细微差别需要从一开始就仔细考虑;如果不能解决这些关键的设计和处理元素,对于一个刚刚起步的企业来说可能是灾难性的。为了了解大麻油加工和CBD提取的细微差别,首先必须了解过程,并在此过程中了解溶剂、CBD、脂类和色素的基本化学成分。在这里,我们将讨论CBD的基础科学,以及这些特性如何影响我们在提取溶剂、设施布局、设备选择和安全考虑方面的决策。

大麻二酚的天然形式

大麻植物不生产大麻酚本身而是大麻二酚酸(CBDA)。正如你可以从下面的两个结构中看到的,CBD和CBDA的区别仅在于4个原子:COOH。

这种分子的附属物在技术上被称为羧酸基团,决定了CBD的生理活性。简单地说,除非在摄入CBD之前,CBDA的-COOH基团被移除(脱羧),否则我们的身体不会从CBD中受益,因为CBDA在生理上并不活跃。因此,在大麻油加工和CBD纯化的某个时刻,CBDA 必须 进行脱羧。目前,最有效的方法脱羧酸 是通过传递足够的热量来打破连接羧酸和CBD的键。脱羧作用的细节将在稍后讨论。

DecarboxylationB

W什么是最好的CBD提取溶剂?

这是一个非常重要的问题,因为有很多因素会限制你的偿债能力。简短的答案是乙醇,原因我们稍后讨论,但这个答案的理由是三个关键因素之间的折衷:选择性、成本和安全性。由于安全性对成本的指数效应,它碰巧也是x因素。

溶剂选择性

分子和溶剂可以根据它们的极性进行分类:极性和非极性(或介于两者之间)。CBD是非极性的。水是极极性的。秉承非常古老和非常真实的格言,“物以类聚”,我们可以正确地假设,水是无效的CBD提取。虽然你可能听说过水(或“气泡”)哈希,但这实际上是一种将毛状体从植物的其他部分分离出来的物理方法。该提取物的效价最高约为45% CBD,不适合结晶,而溶剂提取物达到90% CBD,结晶后可进一步加工至99%。由于这个原因,我们将在高吞吐量大麻处理的讨论中省略water hash。

显然,非极性溶剂在化学上是提取CBD的理想溶剂,那么这是否意味着乙醇是一种非极性溶剂呢?不。乙醇被认为是“介于非极性和极性之间的某个地方”。因此,它的缺点是提取极性分子,如色素、糖和——你猜对了——水。如果乙醇的选择性比普通的工业非极性溶剂如丁烷或己烷低得多,我们为什么要使用它呢?你猜对了,成本和安全。

在我们权衡溶剂安全性的利弊之前,另一种常见的非极性萃取溶剂值得我们提及——二氧化碳。

当二氧化碳处于足够的压力和温度下时,它会转变为物质的第四种状态——超临界流体。用二氧化碳萃取被称为SFE(超临界流体萃取)。在SFE中,以非常便宜的价格购买液态的二氧化碳,CO2机器上的泵将其提升到超临界压力,而加热器将其提升到超临界温度。泵必须非常坚固,以达到这些压力,以及容器和油管,以安全地承受这些条件。最终的结果是SFE机器对大多数初创企业来说成本太高。一台“高容量”的SFE机器起价为50万美元,每小时只能提取大约25磅的乙醇,而类似产量的乙醇提取单元成本大约低10倍。话虽如此,二氧化碳是目前工业中使用的最安全的萃取溶剂。但是,你可能会问,安全不就是未知因素吗?答案是肯定的,但SFE有一个重要的警告:二氧化碳也提取脂类(又名蜡和脂肪)。去除脂质需要艰苦而昂贵的沉淀或“冬化”步骤。 Not only is this process inefficient but it negates the safety advantage of CO2 by requiring the use of ethanol. Is ethanol unsafe? No, it is again “somewhere in between”. Ethanol is more dangerous than carbon dioxide (after all, carbon dioxide is a fire extinguisher) but less dangerous than hydrocarbon solvents (i.e., hexane or butane).

安全

为了便于论证,让我们假设您的大麻加工初创公司拥有技术和工程专业知识,能够建立一个安全、可靠的提取设施,配备必要的设备、基础设施和保障措施,以防止发生涉及挥发性溶剂己烷或气态丁烷或丙烷的灾难性事故。你的消防局长是否愿意将他或她的男人和女人送到一个爆炸性的环境中,这样你就可以在你的概念验证商业冒险中测试你的大麻设施?如果你是消防局长管辖范围内的先行者,答案可能是否定的。如果企业家已经尝试过这一方法,结果是火灾或爆炸,答案是响亮的.根据NFPA规范,使用丁烷或丙烷的闭环轻烃提取需要C1D1结构,这是非常严格的,成本非常高。

让我们进一步假设这种情况,假设你的消防队长实际上允许碳氢化合物的提取。让我们也假设您不使用丁烷或丙烷,因为在加压批量提取的吞吐量固有的限制。这就只剩下戊烷、正己烷或庚烷了,它们的性质几乎完全相同,只是沸点不同(这一细节对萃取无关紧要,但对结晶过程却有重大影响,稍后再谈)。今天市场上有大量的乙醇提取和蒸发设备,人们可能会被诱惑重新使用这些设备,例如,正己烷。虽然这在理论上似乎完全合理,但问题在于细节。在该设备中有许多配件和密封,其中一些不是微不足道的(如离心密封或蒸发板交换器)。制造商设计和销售这种设备与乙醇使用,因此密封设计是与乙醇的化学相容性,而不是碳氢化合物。举例来说,使用带有庚烷变性的190级乙醇将使大多数离心机的萃取器失效,因为即使是5%的碳氢化合物体积也会破坏密封件。

到目前为止,我们已经基于选择性和安全性为乙醇提供了一个案例,但这方面的案例很少。但是,如果我们将溶剂温度降低到零摄氏度以下,选择性和安全性就会显著提高。

以下是低温乙醇提高选择性和安全性的原因:

温度影响过程发生的速率

冷乙醇对CBD的亲和力不高,对色素和脂类的亲和力也不低。较低的温度减慢分子从固体物质(大麻)移动到液体物质(乙醇)的速率。这个速率称为传质系数。在给定的温度下,CBD、色素和脂类都有各自的传质系数。CBD最大的优点是它的传质系数在很低的温度下仍然很高。而脂质和色素如叶绿素则不是这样。因此,通过控制温度和停止提取,直到大部分CBD进入溶剂后,我们可以改善事实上的选择性。

正如低温减慢了传质速率一样,低温也减慢了蒸发速率。你可能知道,易燃的不是液体本身,而是蒸汽及其与大气中氧气的接触。因此,低温乙醇比室温下易燃性小得多,爆炸性也小得多。事实上,在-40摄氏度时,很少有乙醇分子从液体表面蒸发,如果火柴正好在表面上方(不推荐),它就不会点燃。由于没有理由开放使用乙醇,因此闭环系统允许在萃取和蒸发室内安全有效地转移溶剂。NFPA关于闭环乙醇提取的规范要求使用C1D2(与丁烷的C1D1相反),这大大降低了成本和复杂性。

最后,乙醇不仅在火灾危险方面更安全,而且在消费者安全方面也更安全。美国食品和药物管理局(FDA)将乙醇列为3类低毒溶剂。它的浓度可高达5000ppm,但仍被认为是安全的。此外,乙醇可以被认证为食品级、犹太教和清真食品。

成本

乙醇可能是较昂贵的溶剂之一,但它的高成本可以通过一些方法来控制,并通过其他方法来缓解。最大的节省可以通过乙醇回收蒸发过程。这本质上是乙醇蒸馏,已经成为大麻行业的标准程序。乙醇蒸馏的一个主要缺点是会形成乙醇-水共沸物,从而阻碍回收纯度为200的乙醇。无论水的来源是什么——在工厂,在空气中,或者在冷容器中冷凝——共沸物都很难被打破,导致回收的乙醇浓度低于185。随着乙醇中含水量的增加,CBD的溶剂化强度降低。这是另一个经常被忽视的细节,它可能会对消耗品的成本产生巨大影响。对乙醇进行防护的方法有分子筛、蒸馏器等。然而,最好的解决方案可能是选择蒸发设备,它可以完全避免这个问题(见蒸发设备部分)。

其次,最大限度地节省乙醇的最佳方法是使用相同体积的乙醇多次提取。这背后的原因很简单——典型的1:1

大麻(lb):乙醇(gal)的提取率,乙醇的溶剂化能力远远超过将在第一批生物质中提取的。当然,可以用相同体积的乙醇提取的批次数量取决于生物量的CBD效力,但通常在乙醇接近饱和和溶剂化强度减弱之前,7%的生物量至少可以提取三次。注:提取色素和蜡也会降低溶剂化强度,因此必须保持低温,以便多次重复使用乙醇。

另一种降低乙醇成本的方法是购买190度的变性乙醇。变性乙醇不会招致联邦消费税,所以成本明显低于200证明。然而,使用由食品级变性剂正庚烷变性的乙醇是很重要的,但要注意,在提取和蒸发设备中的EPDM密封件很可能与庚烷不兼容。另一个选择是购买非变性的190级乙醇(w/ 5%的水),但与200级相比的小节省并不证明稀释是合理的。

使乙醇提取成为最佳选择的最终成本因素是设备价格。由于不易挥发,乙醇提取设备设计为在大气压力下运行,因此可以使用价格更便宜的材料、密封件、阀门和安全措施。此外,竞争激烈的乙醇设备市场导致价格下降。

设施布局

麻油加工设备必须经过精心设计,才能安全高效地完成每一个目标。很多时候,在现场被认为是必要的目标后来被转移到另一个地点,委托给农民,或完全外包。例如,在加工设施中对生物质的碾磨利用了宝贵的加工空间,产生了大量的粉尘,这也是一个火灾隐患,消耗电力,并产生了大量的噪音。这一责任不应落在加工者身上,因为这是一种与农业密切相关的做法。如果处理器有足够的空间和设备,他们可能会付费提供这种服务,但这绝不是强制性的。

另一方面,许多运营商忽视了内部分析测试的重要性,转而依赖第三方实验室进行常规QA/QC测试。虽然这对于需要非常昂贵的仪器和全职科学家操作的农药和重金属等技术性分析来说可能是一个很好的策略,但由于需要快速的结果和相对简单的仪器,因此必须在现场进行简单的效力分析。

一旦确定了加工设施的范围,就可以根据您的设备和工艺流程布置房间和走廊。以下是低温乙醇处理设施的一般流程图:

你们的设施可能会有一个卷帘门,作为生物质的入口,基本上是这个过程的开始。生物质很可能是用农业工业中常见的超级袋装运输的。这些可以用叉车或托盘千斤顶通过卷帘门带入。这些应保存在一个封闭的房间,以考虑气候控制和防止虫害。在大多数萃取机中,细网袋用于容纳生物质,在排水过程中与溶剂分离,便于装卸。就是在这个房间里,磨碎的生物质从超级袋中转移到萃取袋中。

冷冻机

生物质在室温下储存,但乙醇是在-40℃下引入萃取机的,必须保持在室温

-40摄氏度的整个提取过程。很明显,将30磅25摄氏度的生物质浸泡在30加仑-40摄氏度的乙醇中会使乙醇的温度升高到能同时提取色素和脂质的程度。因此,在提取之前,需要一个冰箱来分期和存储装载的袋子。根据您的吞吐量,几个冷冻机可能会给您提供防止瓶颈所需的立方英尺容量。然而,如果你打算在24小时内处理超过1000磅的食物,一个步入式冰箱可能更实用。然而,零下40度的冷冻室既不简单也不便宜。使设计变得复杂的是门的频繁打开,需要一个冷藏客厅,以缓冲极端寒冷的空气逸出和周围的空气进入。

萃取、蒸发和脱碳-氧化室

这是第一个C1D2房间(根据NFPA代码,第1类,第2区)。由于在这个房间中使用乙醇,必须实现许多设计考虑,从无火花灯、电灯开关、插座到C1D2额定设备。墙壁也必须根据房间内任何时候的溶剂量达到防火等级。消防喷淋装置应按NFPA规范要求的适当密度安装。任何用于软管、管道或管道的墙壁穿透处都必须用防火嵌缝密封。易燃溶剂来回移动的容器必须接地,以放电液体流动所产生的静电。此外,HVAC系统必须交换消防工程师(FPE)认为必要的足够空气。

提取

由于乙醇可以通过用相同体积的乙醇“酊剂”提取几批生物质来保存,所以至少有两台提取机是有意义的,因为理想情况下,你将酊剂从萃取器1直接转移到萃取器2,而不是将溶剂保持在一个辅助容器中,同时用一个新的袋子交换萃余液。

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萃取离心机

过滤

细网萃取袋对大部分生物量具有抑制作用,但不是全部。这些细颗粒的大麻(有时是污垢,如果不好的收获)从袋子里流出酊剂,必须过滤掉之前蒸发。即使在-40℃,也会有少量的脂质和色素被共同提取,需要分别进行过滤和吸附。而不是有一个独立的过滤器或墨盒为每个目的,它是实用的使用四阶段过滤撬,有无数的选择在市场上。第一阶段是典型的滤袋过滤,接着是硅藻土透镜过滤,接着是碳透镜过滤,最后是细袋过滤。确保防滑具配有与C1D2室相适应的气动泵。

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4级过滤滑块

蒸发和脱酸

一旦酊剂被过滤,乙醇就可以蒸发了。C1D2房间的蒸发选项仅限于旋转蒸发器(rotovaps)和降膜蒸发器(FFE)。在处理高通量操作时,由于批量性质、不可扩展性、易碎的玻璃器皿和每个单元的多个外围组件,旋转蒸发是不切实际的。旋转avap的一个优点是多个单元的冗余-如果一个单元失败了,你仍然可以操作。另一个优点是旋转蒸发可以从原油中蒸发99%的乙醇。

另一188足彩即时比分方面,不锈钢FFE,牺牲了原油中5-10%的残留乙醇,以获得更高的蒸发率——许多型号可以处理50加仑每小时,而最新版本的蒸发率超过100加仑每小时。原油中剩下的5-10%乙醇很容易被证明是正确的,因为接下来的步骤是萜烯蒸发和脱羧,这两步都需要加热和真空。此外,原油非常粘稠,不易流过管道和外壳。一些残留的乙醇降低了粘度,使油很容易流入脱羧容器。最后但并非最不重要的是,FFE的一个很大的优势是,原油中剩余的5-10%的乙醇含有大量的共沸水。这意味着绝大多数用于提取(并被FFE回收)的乙醇从未低于190证明,因此无需通过分子筛或蒸馏釜进行验证。

一旦原油被转移到脱羧船时,夹套被加热得越来越热,同时真空作用得越来越深。结果在同一容器中有3个顺序过程:1)剩余的5-10%乙醇/水的蒸发,2)CBD蒸馏前必须去除的萜烯的蒸发,3)CBDA脱羧成CBD。对于设备来说,从安全性和符合性的角度来看,最重要的元素是防爆真空泵和搅拌机电机。此外,由于C1D2额定的乙二醇冷却器和热油循环器异常昂贵,因此有必要将它们放在相邻的房间,并分别将软管连接到冷凝器和脱碳容器套。

脱酸系统

有害物质的房间

沿着工艺流程进行,危险物质处理室应与撤离室相邻。危险品室是存放乙醇和其他易燃溶剂的散装容器的地方。这是第二个C1D2房间,应具有相同的C1D2安全元件,如果散装集装箱溢出或泄漏,则应附加二级密封要求。二级安全壳还必须能够容纳来自危险物质处理室消防洒水器的水,以备它们排放时使用15分钟。

根据散装乙醇容器与提取机的距离,可能需要安装管道,以便将乙醇直接输送至溶剂冷却器的冷却塔。这将避免手动填充小桶并将其拖入和拖出提取室。小心-如果未正确接地,这将产生大量危险的静电。

蒸馏的房间

设施中的下一个房间应该是孩子的家168博金宝 .蒸馏设备的类型只有几种选择:短程蒸馏(SPD)和擦膜蒸馏(WFD)。类似于旋转汽化器和FFE之间的权衡,SPD通过其小但易碎的批处理能力提供冗余,而WFD通过全自动不锈钢部件和齿轮泵的方式提供连续处理,以保持油在蒸馏器中流动。188足彩即时比分原油、馏分和残渣都是非挥发性和可燃性的,因此根据NFPA的规定,蒸馏室可以是非机密的位置。

SPD的一个主要缺点现在可以被视为一个卖点——与WFD相比,原油在热沸腾烧瓶中停留的时间较长,后者会导致大麻素异构化。使用SPD将CBD转换为delta-8-THC目前处于法律灰色地带,许多处理器在漏洞关闭之前都在匆忙利用这一灰色地带。

蒸馏的产物为>80% CBD馏分。提取溶剂的非选择性以及蒸馏的结果是THC水平被浓缩到高于大麻法律定义的水平(<0.3%),并被视为“热”馏分。因此,有必要在公司内部制定消费产品,使稀释因子将THC降到0.3%以下,或进一步净化馏分以去除惊人的THC。

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薄膜蒸馏

结晶

CBD结晶分离是去除THC最简单的方法,因为CBD在高浓度时容易结晶,而THC则不会。

由于需要碳氢化合物溶剂,结晶过程中最具挑战性的部分是安全进行。通过选择庚烷而不是戊烷,以牺牲吹扫效率为代价,可以稍微降低风险。或者可以做出折衷,允许用戊烷清洗晶体,但用庚烷清洗晶体。这样做的缺点是另一种溶剂的复杂管理。无论选择哪种溶剂,结晶和过滤容器都应为闭环,并位于C1D2室内。使用惰性气体(如氮气)转移碳氢化合物溶剂,容器应适当接地。应使用氮气对接收结晶容器进行预吹扫,以说明当容器充满溶剂时,顶空将积聚易燃蒸汽,并在结晶容器内形成危险环境。同样,当液体溶剂取代顶空时,顶空氮气/溶剂蒸汽混合物从容器中排出时,必须通过冷阱冷凝蒸汽,防止其进入室内环境空气。将晶体浆料转移至过滤容器时,应采用类似的顶空管理。

结晶和188abc金博宝 其本身应由不锈钢制成,具有防爆混合电机,所有密封件应由PTFE制188足彩即时比分成。两个容器均应加套,以便在结晶过程中冷却溶剂/馏分混合物,并加热分离滤饼,以加速过滤步骤中的吹扫。

结晶系统

修复

如果您的业务模式包括销售散装馏出物,则必须对THC进行补救,才能合法销售。这涉及一个非常技术和昂贵的过程,称为快速色谱法。这些系统速度慢,吞吐量低,需要大量溶剂,进而需要蒸发。需要一名熟练的技术人员来操作这些仪器,并验证修复方法的有效性。该验证由高性能液体进行色谱分离法是大麻油加工设备中不可缺少的工具。修复仪器通常放置在分析室内的HPLC设备旁边。

分析房间

如前所述,许多高技术分析可以外包给第三方实验室,但每个大麻油处理设施都应该能够在内部进行常规效力分析。一高效液相色谱是一种小型、廉价的仪器,假设人员经过适当培训,则相对简单。从工艺流程中取样后一小时内可获得结果。分析设备应放置在干净、安全的房间内,且只能由授权人员使用。

配方和包装

白色标识和私人标识是为客户提供的一项有价值的服务,更不用说补救措施的一个很好的替代方案。配方和包装室应该有足够的空间容纳几个热板,均质器,如果需要饮料,还有一个超声波器。

存储/库

除了消耗品和杂项物品的储存,该设施还应该有一个储藏室,用于安全储存高价值的终端产品,如蒸馏液、隔离物和消费品包装产品。强烈推荐使用钥匙卡访问和安全监视器。

员工休息室和卫生间

这不仅是良好的管理,联邦法律还规定为员工提供用餐、储存食物、更衣和使用厕所的房间。

雇用专业人员

建设加工设施这是一个非常昂贵的项目,通常由勇敢的企业家承担,他们在这方面几乎没有经验。虽然通过DIY工程来降低成本很有诱惑力,但在许多情况下,早期的错误是无法弥补的。因此,从一开始就必须建立一个合格的团队。这是一张单子

f您应填补的职位及其提供的主要服务:

首席科学家

该人员应是受过培训的化学家或工程师,具有萃取、蒸馏、分析化学和实验室安全方面的经验。大多数设备采购决策由首席科学家做出,技术规格由首席科学家与总承包商和建筑师沟通。首席科学家是FPE和同行评审/现场验证工程师的主要联系人。

架构师

建筑师负责为总承包商、消防部门和签发建筑许可证的地方政府办公室将项目的大量设计和后勤细节组织成简明专业的蓝图。

总承包商

总承包商是首席科学家、建筑师、分包商、当地许可证部门、消防部门、检查员和业主之间的主要联系人。分包商向总承包商、建筑师和负责人提供MEP图纸

科学家。MEP是指机械、电气和管道规范。机械图纸由暖通空调技术人员提供,电气原理图由电工提供,管道图由持牌水管工和消防专家提供。这组MEP图纸是整个项目的剧本,包含数千个规范。

消防工程师(FPE)

FPE是由工厂所在州认证的专业工程师(P.E.)。FPE收集所有关于溶剂、数量、平面图、出口、出口等信息,对洒水喷头位置、危险品室规格、灭火器位置和通风要求提出建议。这些信息被汇编成一份全面的危险分析报告,并与消防局局长共享。

同行评审/现场验证工程师

该P.E.是一位多才多艺的科学家,有权对制造商尚未进行同行评审的任何设备进行同行评审。他们还将审查整个设施,并向消防队长验证所有设备的安装和位置是否安全。最后,他们将对工艺管道进行同行审查,以验证软管、管道、管道和导管是否符合其服务目的。消防队长通常依靠现场验证工程师提供设施安全的客观保证。

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Conclusion

大麻油加工和CBD提取是一个令人兴奋的新行业,但不适合胆小的人。快速的创新、监管和市场波动需要知识渊博、灵活、积极和耐心的管理。在你的创业早期建立一个路线图将大大增加你成功的机会。


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我们的评论

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