CO2 추출(CO2 extraction)은 액체 용매처럼 행동할 때까지 압축된 이산화탄소를 사용하여 건조된 대마 또는 헴프에서 카나비노이드와 테르펜을 용해시킵니다. 압력이 해제되면 CO2는 다시 기체로 돌아가고 추출물만 남게 됩니다. 이 공정은 두 가지 상태로 작동합니다. 초임계 추출(supercritical extraction)은 유체가 액체와 같은 용해력과 기체와 같은 유동성을 갖는 약 31 °C 및 74 bar의 CO2 임계점 이상에서 작동합니다. 아임계 추출(subcritical extraction)은 그 임계점 이하에서 작동하며, CO2는 차가운 압축 액체 상태로 존재합니다. 작업자는 어떤 화합물을 추출할지 결정하기 위해 압력, 온도, 시간을 선택하며, 완성된 크루드오일(조추출물)은 제품이 되기 전에 보통 추가로 정제됩니다.
수치로 보는 임계점
임계점은 물질의 별개 액체상과 기체상이 존재하지 않게 되는 지점입니다. CO2의 경우 기준값이 잘 확립되어 있습니다. NIST Chemistry WebBook은 평가된 데이터셋 중 하나에서 임계 온도 304.18 K 및 임계 압력 73.80 bar를 기재하고 있으며, 대마 가공에 관한 서술적 검토 논문에서는 31.06 °C 및 73.83 bar를 제시합니다. 실용적인 측면에서는 약 31 °C 및 74 bar입니다.
이처럼 낮은 임계 온도가 바로 CO2를 사용하는 이유입니다. 물도 초임계 상태가 될 수 있지만 약 647 K 및 22.1 MPa에서만 가능하여 열에 민감한 식물 화합물에는 전혀 적합하지 않습니다. 동일한 검토 논문에서는 CO2가 불연성이고 독성이 없으며 제거하기 쉽고 비교적 저렴하여 식물 추출을 위한 기본 초임계 용매가 되었다고 지적합니다.
초임계 대 아임계
| 아임계 | 초임계 | |
|---|---|---|
| 조건 | 약 31 °C 및/또는 74 bar 이하 | 두 조건 모두 이상 |
| CO2 상태 | 압축 액체 | 초임계 유체 |
| 용해력 | 더 낮음, 더 완만함 | 더 높음, 압력으로 조절 가능 |
| 일반적 용도 | 휘발성 분획, 저온 가동 | 전체 범위 추출, 타깃 분획 |
| 절충점 | 더 약한 용매, 가동당 추출량 적음 | 고압에서 더 많은 왁스 이월 |
아임계 상태는 테르펜에 더 좋다고 마케팅되는 경우가 많습니다. 용매가 더 차갑고 약하기 때문에 기본 물리적 원리는 "더 완만함"을 뒷받침하지만, 특정 추출물에 얼마나 큰 차이를 만드는지는 원료와 가동 설정에 따라 달라지므로 일반적인 주장은 주의해서 다루어야 합니다.
CO2가 선택적인 이유
초임계 범위에서는 점도가 기체에 가깝게 유지되는 동안 밀도가 액체의 밀도에 가깝게 상승합니다. 밀도는 유체가 용해할 수 있는 양을 거의 결정하므로, 압력을 높이면 용매 강도가 높아지고 압력을 낮추면 추출되는 물질의 범위가 좁아집니다.
Pharmaceuticals 저널에 게재된 산업용 헴프 꽃에 관한 2022년 연구는 이것이 어떻게 작동하는지 보여줍니다. 60 °C에서 가동한 저자들은 비교적 낮은 131.2 bar가 모노테르펜(myrcene, limonene, alpha-pinene을 포함하는 그룹)에 가장 적합하고, 세스퀴테르펜(beta-caryophyllene을 포함하는 그룹)이 더 풍부한 추출물은 319.7 bar에서 나왔으며, CBD 추출은 284.78 bar에서 정점에 달했다는 것을 발견했습니다. 가동 전반에 걸친 수율은 압력과 온도에 따라 0.75%에서 8.83%까지 다양했습니다. 이것이 "조절 가능(tunable)"의 실질적인 의미입니다. 하나의 장비, 다른 설정, 다른 화학적 프로필.
일부 공정에서는 CO2 스트림에 주로 에탄올인 공용매를 추가하기도 합니다. 이는 전체 수율을 높이지만, 헴프 정제 연구에 따르면 엽록소 및 기타 화합물을 함께 추출함으로써 부분적으로 수율을 올리는 것이며, 이들은 나중에 제거해야 합니다.
윈터라이제이션 (저온 정제)
고압 CO2 가동은 카나비노이드와 함께 식물 왁스 및 지질을 이월시킵니다. 윈터라이제이션 (저온 정제)은 이를 제거합니다. 크루드오일(조추출물)을 에탄올에 용해하고, 왁스가 침전되도록 냉각한 후, 차가운 상태에서 여과하고 에탄올을 증발시켜 날립니다. 발표된 한 헴프 프로토콜에서는 에탄올에 중량 대비 10%로 용해된 추출물을 여과 전에 −20 °C에서 24~48시간 동안 유지했습니다. 라벨에 표기된 "CO2 추출물"은 CO2 단독이 아니라 CO2 크루드오일에 에탄올 정제 단계를 거친 것을 의미하는 경우가 많기 때문에 이 점이 중요합니다.
장점 및 단점
장점:
- 추출 용기 내에 가연성 용매가 없으며, 압력이 떨어지면 CO2가 기체로 제품에서 빠져나갑니다.
- 헴프 연구가 보여주듯 압력과 온도로 선택성을 조절할 수 있습니다.
- 많은 열 공정에 비해 작업 온도가 낮습니다.
단점:
- 고압 장비는 구매, 인증 및 유지보수 비용이 비쌉니다.
- 설정에 따라 수율 차이가 크므로 결과가 작업자의 숙련도에 크게 의존합니다.
- 크루드오일(조추출물)은 여전히 에탄올 윈터라이제이션 (저온 정제)이 필요한 경우가 많아 후속 공정에서 가연성 용매를 다시 사용하게 됩니다.
“가정용 CO2 추출 기계”
이 주제와 관련해 가장 흔한 검색어 중 하나이므로 직접적으로 답변하자면, 초임계 CO2 추출기는 가정용 가전제품이 아니며 크기가 작다고 해서 이 사실이 바뀌지 않습니다. 시스템이 초임계 범위에 도달하는 것만으로도 약 74 bar 이상으로 CO2를 유지해야 하며, 출판된 대마 연구의 작업 압력은 위의 헴프 작업에서 약 131~320 bar로 훨씬 더 높게 가동됩니다.
영국 보건안전청(HSE)의 압력 시스템 가이드라인은 이러한 장비가 고장 났을 때 발생하는 현상을 다음과 같이 나열합니다. 압축 가스 방출로 인한 폭발, 고장난 부품 및 날아오는 파편으로 인한 충격, 방출된 내용물과의 접촉. 또한 대부분의 압력 시스템은 자격을 갖춘 사람이 작성한 서면 검사 계획이 필요하며, 매우 작은 시스템만 면제된다고 설명합니다. 상업용 CO2 추출기는 이러한 프레임워크 내에서 제조, 점검 및 운용되며, 이것이 해당 장비의 가격이 비싼 주요 이유 중 하나입니다.
가정용 사용자의 경우 경제적 타당성도 거의 맞지 않습니다. 장비 비용, 인증, 유지보수, CO2 공급 및 위에 기술된 후처리 단계는 대량의 원료를 처리하는 생산자를 대상으로 합니다. 그리고 태국의 경우 중량 대비 0.2% 초과의 THC 추출물을 제조하는 것은 대마 또는 헴프 추출물에 관한 부령 불기 2569년의 규제를 받으며, 이 부령은 생산 면허를 외국인사업법 불기 2542년(1999년)에 따른 "외국인"이 아닌 태국 법인, 정부 기관 및 태국 적십자사로 제한합니다. 본 게시물은 어떠한 기계나 제조업체도 추천하거나 비교하지 않습니다.
흔한 실수
- "초임계"가 "더 강력한 제품"을 의미한다고 가정하는 것. 이는 완제품 오일의 효능이 아니라 용매의 상태를 설명하는 것입니다.
- CO2 추출물이 다른 용매를 전혀 만나지 않는다고 가정하는 것. 많은 추출물이 에탄올 윈터라이제이션 (저온 정제)을 거칩니다.
- 낮은 온도를 낮은 위험으로 취급하는 것. CO2 추출의 위험 요소는 열이 아니라 저장된 압력입니다.
여기에 언급된 내용을 바탕으로 조치를 취하기 전에 현재 태국의 규정과 현지의 압력 장비 요건을 확인하십시오.