路线图到大麻油加工

大麻油加工设施是化学和工业工程景观中相对较新的学科。虽然CBD提取和净化烛台的许多方面从其他天然产物的成熟中，有许多细微差别需要仔细考虑开始;未能解决这些关键的设计和处理元素可能是初步企业的灾难性。为了了解大麻油加工和CBD提取的细微差，必须首先了解该过程，并在此过程中，溶剂，CBD，脂质和颜料的基本化学。在此，我们将讨论CBD的基本科学以及这些物业如何影响我们关于提取溶剂，设施布局，设备选择和安全考虑的决定。

大麻在其天然形式

大麻植物不生产大麻二酚本身，而是大麻酸（CBDA）。您可以从下面的两个结构中看到，CBD和CBDA仅不同于4个原子：COOH。

技术上被称为羧酸基团，该分子的该阑尾决定了CBD的生理活性。简单地，除非将该-COOH组的CBDA组除去（脱羧），除非摄入前，我们的身体不会受益于CBD，因为CBDA没有生理活性。因此，在大麻加工和CBD纯化期间的某些时候，CBDamustbe脱羧。目前，最有效的脱羧方法是通过提供足够的热量来破坏连接羧酸至CBD的粘合。脱羧的细节将在后面解决。

W帽子是最好的CBD提取溶剂？

这是百万美元的问题，因为有许多因素可以限制你的溶剂选择。短暂的答案是乙醇，因为我们不久的原因讨论，但这个答案的理由是三个关键因素之间的妥协：选择性，成本和安全。安全性也是由于它可以具有成本的指数效应，也是X因子。

溶剂选择性

分子和溶剂可以通过它们的极性来分类：极性与非极性（或两者之间的某处）。CBD非常非极性。水非常极性。坚持非常古老而且非常真实的格言，“喜欢溶解”，我们可以正确地假设水对CBD提取无效。虽然你可能听说过水（或“泡沫”）哈希，但这实际上是从植物的其余部分的胎儿的物理分离。该提取物的效力达到约45％CBD，不适合结晶，而溶剂提取物达到90％CBD，结晶后可以进一步加工以达到99％。因此，我们将从高通量HEMP处理讨论中省略水哈希。

显然，非极性溶剂对CBD提取的化学理想的理想，因此平均值是乙醇是非极性溶剂？不，乙醇被认为是在非极性VS极性的范围内“介于两者之间”。因此，它具有提取颜料，糖等极性分子的缺点，以及您猜测它 - 水。如果乙醇比普通工业非极性溶剂如丁烷或己烷的选择性，我们为什么要使用它？你猜到了它 - 成本和安全。

在我们衡量溶剂安全的优缺点之前，另一种常见的非极性萃取溶剂应该得到尊敬的二氧化碳。

当二氧化碳在足够的压力和温度下时，它会转变为第四个物质 - 超临界流体。使用二氧化碳提取称为SFE（超临界流体萃取）。在SFE中，二氧化碳在其液体状态下廉价地购买，CO2机上的泵可提高超临界压力，同时加热器使其达到超临界温度。泵必须非常坚固，以实现这些压力以及血管和管道，以便安全地承受这些条件。最终结果是一个SFE机器，对于大多数初创企业来说是成本禁止的。“高容量”SFE机以500,000美元的价格起价，只能提取每小时约25磅，而类似的产量乙醇提取单元的成本较少约10倍。已经说，二氧化碳是今天在行业中使用的相关提取溶剂的最安全感。但是，你可能会问，不是安全X系子？答案是肯定的，但SFE有一个主要的警告：二氧化碳也提取脂质（又名蜡和脂肪）。去除脂质需要艰苦的沉淀和昂贵的降水步骤或“冬季化”。 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把他或她的男人和女人送到一个爆炸性的情况下，只是为了让你可以测试你的大麻设施在你的概念验证业务风险？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。如果企业家们已经尝试过这种方法，结果是火灾或爆炸，答案是响亮的不。通过NFPA码，使用丁烷或丙烷的闭环光烃萃取需要C1D1结构，这是非常严格的，成本非常高。

让我们进一步迈出一个假设的情况并假设你的火元帅做实际上允许碳氢化合物提取。我们还假设由于加压批量提取中固有的产量的限制，您不使用丁烷或丙烷。使我们留下戊烷，己烷或庚烷 - 所有这些都表现出几乎与沸点外几乎相同（在萃取方面是无关紧要的，但在结晶过程中有重大影响，更稍后，更新）。随着当今市场上的多种乙醇提取和蒸发设备，可能会试图重新推出与己烷一起使用的设备，例如己烷。虽然理论上可能看起来完全合理，但魔鬼是细节。该设备中有许多配件和密封件，其中一些不易于（即离心密封或蒸发板式交换器）。制造商设计和销售该设备与乙醇一起使用，因此密封件设计成与乙醇化学相容，而不是碳氢化合物。点用190种乙醇与庚烷变性的案例将使大多数离心机提取器的保修失效，因为甚至5％的碳氢化合物也将破坏密封件。

到目前为止，我们已经提出了一个基于选择性和安全性的乙醇的案例，但这是一个很少的案例。然而，如果我们把溶剂温度降低到零摄氏度以下，选择性和安全性就会大大提高。

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没有更高的亲和力，也没有对颜料和脂质的较低亲和力。温度较低慢下来分子从固体材料（HEMP）进入液体材料（乙醇）的速率。该速率称为传质系数。CBD，颜料和脂质均在给定温度下具有各自的传质系数。关于CBD的伟大事物是，其传质系数在非常低的温度下仍然很高。这不是脂质和颜料如叶绿素的情况。因此，通过操纵温度并停止提取，直到大部分CBD进入溶剂后，我们可以改善事实上选择性。

正如低温减慢了传质速率，低温也减慢了蒸发速率。你可能知道，不是液体本身是可燃的，而是蒸气和它接触大气中的氧气进行燃烧。因此，与室温相比，低温乙醇的可燃性和爆发性都要小得多。事实上，在零下40摄氏度的温度下，液体表面蒸发的乙醇分子非常少，如果在液体表面擦火柴(不推荐)，它不会被点燃。由于没有理由在开放使用乙醇，一个闭环系统允许安全和有效的转移溶剂在提取和蒸发室。NFPA对闭环乙醇提取的代码要求使用C1D2(相对于丁烷的C1D1)，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。乙醇被FDA列为低毒的3级溶剂。它的浓度可高达5000ppm，仍然被认为是安全的消费。此外，乙醇可以被认证为食品级，犹太，清真。

成本

乙醇可以是更昂贵的溶剂之一，但它可以以某种方式管理其高成本并以其他方式减轻。可以通过蒸发过程中的乙醇回收来实现最大的节省。这基本上是乙醇蒸馏，并已成为大麻行业的标准程序。乙醇蒸馏的主要缺点是形成乙醇 - 水共沸物，其防止纯200次耐乙醇的回收。无论植物中的水源，在空气中或冷血管中的缩合 - 共沸物都非常难以破裂，导致回收的乙醇小于185个。随着较多的水包含乙醇，CBD的溶剂化强度降低。这是另一个经常被忽视的细节，这可能对消耗品的成本产生剧烈影响。有解决乙醇的解决方案，例如分子筛和难以求差。然而，最佳解决方案可能是蒸发设备的选择，可以完全避免问题（参见蒸发设备部分）。

最大化乙醇储蓄的下一个最佳方法是通过使用相同体积的乙醇来提取。这背后的原因很简单 - 典型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要提取的第一批生物质。当然，相同体积的乙醇可提取的批次数取决于生物量的CBD效价，但通常7%的生物量可在乙醇接近饱和和溶剂化强度降低之前至少提取三次。注：提取色素和蜡也会降低溶剂化强度，因此必须保持低温，以便将乙醇重复使用几次。

另一种切割乙醇成本的方法是通过购买190种证明变性乙醇。变性乙醇不会产生联邦消费税，因此成本比200个证据明显便宜。然而，使用由N-庚烷变性的乙醇是一种食物级变性剂，但请注意，最有可能在萃取和蒸发设备中的EPDM密封与庚烷不相容。另一种选择是购买非变性的190种Prote乙醇（W / 5％水），但与200个证据相比，小的节省并不能证明稀释。

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，乙醇提取设备被设计为在大气压下工作，允许更经济实惠的材料，关闭，阀门和安全措施。此外，乙醇设备市场竞争激烈，导致价格下降。

设施布局

必须仔细设计大麻油加工设施，使得可以安全有效地完成各目标。许多次，在现场的必要性上，稍后将授权到场外地点，委托给农民或完全外包。例如，加工工具中的生物质的研磨利用有价值的加工空间，产生大量的灰尘，这也是火灾危险，消耗功率，并产生大量的噪音。这种责任不应落在处理器上，因为它是与农业密切相关的实践。如果处理器具有空间和设备，他们可以为此服务提供费用，但绝不是强制性的。

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来操作的农药和重金属等技术性更强的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，简单的效价分析在现场是必不可少的。

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：

您的设施可能有一个卷起的门，它将作为生物量的入口，基本上是该过程的开始。生物质很可能在农业产业共同的超级大袋中运输。这些可以通过带有叉车或托盘千斤顶的卷起门来进入。这些应保持在封闭的房间，以允许气候控制并防止侵染。由于大多数提取机器，细网袋用于含有生物质，在排水期间与溶剂分开，允许易于装载和卸载。它在第一个空间中，将研磨的生物质从替换物转移到提取袋中。

冷冻机

将生物质储存在室温下，但在-40℃下将乙醇引入萃取机中，是必要的

整个提取运行过程中-40 c。显然，30磅在30加仑的-40℃乙醇中浸没30磅的25℃生物量将使乙醇的温度提高到颜料和脂质共同提取的点。因此，需要冰箱到阶段，并在提取之前储存装载的袋子。根据您的吞吐量，一些Cryo Freezers可能会给您提供防止瓶颈所需的立方英尺。但是，如果您打算在24小时内加工超过1000磅，则步入式冰箱可能更加实用。然而，A -40 C步入式冰柜既不是一个微不足道的，也不是便宜的物品。使设计复杂化是门的频繁打开，需要冷藏的客厅，以便缓冲极冷的空气逸出和环境空气进入。

萃取、蒸发和脱碳-氧化室

这是第一个C1D2房间（1级，每个NFPA代码第2级）。由于在本室内使用乙醇，必须从无光丝灯，光开关和插座到C1D2额定设备来实现许多设计考虑因素。墙壁也必须根据任何时候根据房间中存在的溶剂量的火灾。消防洒水器应以NFPA代码所需的适当密度安装。任何用于软管，管道或导管的墙面穿透都必须用防火填缝密封。保持转移到和上方的易燃溶剂的容器必须接地，以排出通过液体流动产生的静电。此外，HVAC系统必须交换火灾保护工程师（FPE）所必需的足够的空气。

提取

由于乙醇可以通过用相同体积的乙醇“酊剂”提取几批生物量来保护，因此具有至少两个提取机器是有意义的，因为您理想地将从Extrutionor＃1直接转移到提取器＃2中的酊剂，而不是在用新袋子交换萃余液的同时握住辅助血管中的溶剂。

提取离心机

过滤

细网提取袋抑制了大部分生物质，但并非所有的生物量。这些细粒的大麻（有时是污垢，如果收获的污垢）用酊剂流出袋子，并且必须在蒸发之前过滤。即使在-40℃下也会共提取少量脂质和颜料，并且需要分别过滤并吸附。对于每个目的而不是拥有独立过滤器或盒式磁带，而是使用四阶段过滤SkID来说是实用的，因为市场上有许多选择。第一阶段通常是一种课程袋式过滤器，其次是硅藻土透镜过滤器，其次是碳双凸透滤器，最后是一个细袋式过滤器。确保滑板配有一个充满C1D2房间的气动泵。

4阶段过滤滑动

蒸发和脱羧

一旦酊过滤，现在可以蒸发乙醇。C1D2房间中蒸发选项仅限于旋转蒸发器（旋转膜）和下降膜蒸发器（FFE）。在处理高吞吐量操作时，由于批量性质，不可公平，脆弱的玻璃器皿和每个单元的多个外围部件，罗拉普普是不切实际的。Rotavaps的一个优点是多个单元的冗余 - 如果一个失败，则您仍然运行。另一个优点是旋转液从原油中蒸发高达99％的乙醇的能力。

另一方面，一种不锈钢FFE，在原油中牺牲5-10％的残余乙醇，以获得更高的蒸发速度 - 许多型号可以处理每小时50加仑，较新的版本夸大超过100个GPH蒸发速率。在原油中留下的5-10％乙醇通过萜烯蒸发和脱羧是非常接近的步骤，并且两者都需要热和真空。此外，原油非常粘稠，耐用管道和壳体。一些残留的乙醇降低粘度，使油使油容易流入脱羧容器中。最后但并非最不重要的是，FFE的大优势是原油中剩余的5-10％乙醇含有大部分共沸水。这意味着摘除的绝大多数用于提取（并由FFE恢复）的乙醇永远不会低于190个证据，从而避免了通过分子筛或仍然仍然的责备的需求。

一旦原油转移到脱羧船，夹套在真空逐步施加深处时逐渐加热。结果是相同容器中的3个顺序过程：1）蒸发剩余的5-10％乙醇/水，2）蒸发萜烯，其必须在CBD蒸馏之前除去，3）CBDA至CBD的脱羧。关于设备，安全性和合规性的最重要的元素是防爆真空泵和混合电机。此外，因为C1D2额定乙二醇冷却器和热油循环器是昂贵的，所以将它们放在相邻的房间并分别运行到冷凝器和卸料血管夹套中有意义。

脱羧系统

危险室

沿着过程流程进行，避风港室应与提取室相邻。Hazmat室是储存乙醇和其他易燃溶剂的散装容器的位置。这是第二个C1D2室，在散装容器溢出或泄漏的情况下，具有相同的C1D2安全元件，其额外的辅助要求。在其放电的情况下，二级容器还必须能够容纳来自Hazmat室的喷水器15分钟的水。

根据散装乙醇容器与提取机的距离，可以安装管道，将乙醇直接转移到溶剂冷却器的冷却塔。这将避免需要手动填充木桶，并将其拖入和拖出提取室。小心-如果接地不当，会产生大量危险的静电。

蒸馏室

设施的下一个房间应该是孩子们的家蒸馏设备。只有几种选择，只要蒸馏设备的类型：短路蒸馏（SPD）和擦拭薄膜蒸馏（WFD）。类似于罗瓦沃斯和FFE之间的权衡，SPD凭借其小但脆弱的批量容量提供冗余，而WFD通过全自动不锈钢部件和齿轮泵提供连续处理，以保持油在整个静止的过程中移动。原油，馏出物和残留物都是非挥发性和不易燃的，所以蒸馏室可以是每个NFPA代码的非分类位置。

SPD的一个主要缺点现在可以被看作是一个卖点——与WFD相比，原油在热沸烧瓶中停留很长时间，这会导致大麻素的异构化。利用SPD将CBD转换为delta-8-THC目前处于一个法律灰色地带，许多处理器在漏洞关闭之前都在匆忙地利用这个灰色地带。

蒸馏产物> 80％CBD馏分馏分。萃取溶剂的非选择性性质以及蒸馏的浓缩至高于大麻（<0.3％）的水平，并被视为“热”馏分。因此，有必要在内部制定消费品，使得稀释因子将使THC降至0.3％以下，或进一步纯化馏出物以除去逐渐降低的THC。

薄膜蒸馏

结晶

CBD结晶为了形成分离物是删除THC的最简单方法，因为CBD在高浓度下易于结晶，而THC则不结晶。

由于需要烃类溶剂，结晶过程中最具挑战性的部分是安全地进行。人们可以通过选择庚烷而不是戊烷来稍微降低风险，但要牺牲吹扫效率。或者折衷一下，允许用戊烷清洗晶体，而用庚烷清洗晶体。这样做的缺点是另一种溶剂的复杂内务处理。无论选择哪种溶剂，结晶和过滤容器都应为闭环式，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，顶部空间将积聚易燃蒸汽，并在结晶容器内形成危险环境。同样，当液态溶剂置换顶空时，顶空氮气/溶剂蒸汽混合物从容器中排出，它必须通过冷阱来冷凝蒸汽，防止蒸汽进入室内环境空气。当晶体浆料转移到过滤容器时，应采用类似的顶空管理。

结晶和过滤设备其本身应由不锈钢制成，配有防爆混合电机，所有密封件应由聚四氟乙烯制成。两个容器都应该有夹套，以便在结晶的情况下冷却溶剂/馏出物混合物，并加热隔离滤饼，以加速过滤步骤中的吹扫。

结晶系统

修复

如果你的商业模式包括销售散装馏分油，THC必须得到补救，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。这些系统是缓慢的，低吞吐量，需要大量的溶剂，反过来，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。这种验证是由高性能液体进行的色谱（HPLC）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的HPLC设备旁边。

分析室

如前所述，许多高技术分析可以外包给第三方实验室，但每个大麻油加工设施都应该有能力在内部进行常规效力分析。一高效液相色谱法是一个小的，便宜的工具，是相对简单的假设人受过适当的训练。从工艺流程中取样后一小时内即可获得结果。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

白色标签和私人标签是为客户提供有价值的服务，更不用说重新化的替代品。如果需要饮料，配方和包装室应具有足够的空间以容纳几个热固化物，均质化器和超声波件。

存储/保险库

除了耗材和杂项物品的储存外，设施应具有保险库，用于安全存储高价值终端产品，如馏出物，隔离和消费品包装商品。强烈建议使用钥匙卡访问和安全监视器。

员工休息室和浴室

它不仅是良好的管理，它是联邦法律，提供员工与吃饭的房间，储存食物，换成制服，并使用厕所。

雇佣专业人员

建立一个处理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，你必须从一开始就建立一个合格的团队。这是一张单子

你应该填补的职位及其提供的主要服务：

领导科学家

这个人应该是训练有素的化学家或工程师，具有提取，蒸馏，分析化学和实验室安全的经验。大多数设备采购决策由主要科学家制作，技术规范由主管科学家传达给总承包商和建筑师。主导科学家是FPE和同行评审/现场验证工程师的主要联系点。

建筑师

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点。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，电气和管道规格。机械图纸由HVAC技术人员提供，电工由电工供应，并由持牌水管工和消防水专家提供管道图。这套MEP图纸是整个项目的PlayBook，并包含数千个规格。

防火工程师（FPE）

FPE是一名专业工程师（P.E.），由设施所在的状态认证。FPE采用有关溶剂，数量，地板，出口，出口等的所有信息，以提出洒水头位置，HAZMAT房间规格，灭火器位置和通风要求的建议。这些信息归入全面的危险分析报告，并与火元帅共享。

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，并向消防队长核实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、管子和导管是否符合其服务目的。消防队长通常依靠现场核查工程师来提供设施安全的客观保证。

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