Разтваряне на канабиноиди в алкохолни напитки чрез ултразвукова наноемулгиране
Произвеждайте прозрачни и стабилни напитки с CBD, THC, CBG и пълния спектър на канабиса чрез мащабируема ултразвукова наноемулгиране. Каннабиноидите са мастноразтворими съединения и могат да причинят помътняване, образуване на пръстени, утаяване, лош вкус и неравномерно дозиране, когато не са правилно разпръснати в алкохолни или нискоалкохолни напитки. Hielscher Ultrasonics’ Високоефективните ултразвукови емулгатори създават фини наноемулсии от канабиноиди, които се отличават с прозрачен вид, дългосрочна физическа стабилност и възпроизводимо разпределение на активните съставки.
От разработването на рецепти до непрекъснатото производство в производствената линия, ултразвуковите апарати на Hielscher помагат на производителите на напитки да контролират размера на капките, използването на емулгатори, температурата, времето на престой и производителността. Използвайте ултразвуковите системи за емулгиране на Hielscher за спиртни напитки с CBD, коктейли с THC, газирани напитки с канабис, битери, аперитиви, безалкохолни напитки с канабис и функционални формули за напитки.
Производство на наноемулгирани напитки с Sonicator UP400St
Защо е трудно да се включат канабиноиди в състава на напитките
Каннабиноидите се разтварят добре в алкохол с много висока градусна сила. Въпреки това алкохолът със 190 градуса, съдържащ приблизително 92,4% етанол по тегло, не е подходящ за повечето потребителски напитки поради силния си физиологичен ефект, острия вкус и ограничената гъвкавост при формулирането. Повечето търговски напитки с канабис, включително спиртни напитки, коктейли RTD, газирани напитки и продукти с ниско алкохолно съдържание, изискват по-ниски нива на алкохол, приятен вкусов профил и стабилен външен вид.
За да се включат екстракти от канабис като CBD, THC, CBG и пълноспектърни екстракти от коноп или канабис в напитки, маслената фаза, съдържаща канабиноиди, трябва да бъде раздробена на много малки капчици и стабилизирана с подходящ емулгатор, одобрен за употреба в хранителната промишленост. Ултразвуковата наноемулгиране създава интензивни сили на срязване, които диспергират маслената фаза в алкохолната или водно-алкохолната матрица на напитката. Това води до получаването на прозрачни или фино диспергирани напитки с канабиноиди с подобрена стабилност, равномерно разпределение на активните съставки и привлекателен външен вид.
Ултразвукова наноемулгиране за прозрачни напитки с CBD и THC
Ултразвуковите процесори на Hielscher предизвикват акустична кавитация в течностите. Получаващите се високи срязващи сили, микропотоци и колебания в налягането разбиват маслените фази, съдържащи канабиноиди, на капчици с наноразмери и ги разпределят равномерно в цялата напитка. Когато се комбинира с подходящ емулгатор за хранителни цели, ултразвукът помага за създаването на прозрачни или полупрозрачни наноемулсии за алкохолни и безалкохолни напитки с канабис.
Тясна крива на разпределение на конопено масло във вода наноемулсия, приготвена с ултразвуков уред UP400St.
- Ефективна и бърза хомогенизация при високи срязващи напрежения
- Ясен или прозрачен вид на напитката
- Малък размер на капките за по-добра стабилност на дисперсията
- Повторяемо активно разпределение за равномерно дозиране
- Подходящ за екстракти от CBD, THC, CBG и пълния спектър
- Съвместим с различни системи от емулгатори, подходящи за употреба с храни
- С възможност за мащабиране от лабораторно разработване до промишлено производство в производствена линия
- Лесна работа с прецизен контрол на процеса
Работен процес за техници по напитки
Следващият работен процес помага на производителите на напитки&Екипите и производствените техници разработват стабилни рецептури за напитки с канабиноиди и ги пренасят от лабораторията към серийното производство.
| Стъпка на процеса | Фокус върху техниците | Цел |
|---|---|---|
| 1. Определете матрицата на напитките | Алкохолно съдържание, рН, съдържание на захар, газировка, ароматизатори, консерванти | Определете границите на съвместимост, преди да добавите канабиноиди |
| 2. Подгответе каннабиноидната фаза | CBD, THC, CBG, екстракт с пълен спектър, базово масло, терпенен профил | Създайте контролирана активна фаза за точно дозиране |
| 3. Изберете емулгатора | Подходящ за хранителни продукти, с „чист етикет“, съвместим с алкохол, без аромат | Стабилизиране на наноемулсията и поддържане на прозрачността на напитката |
| 4. Премикс | Груба емулсия, контролирана последователност на добавяне, без вкарване на въздух | Подгответе сместа за ефективно ултразвуково обработване |
| 5. Sonicate | Амплитуда, консумирана мощност, дебит, време на престой, температура | Намаляване на размера на капките и хомогенизиране на каннабиноидната фаза |
| 6. Контрол на качеството | Размер на капките, мътност, активно разпределение, фазова стабилност | Уверете се, че напитката отговаря на спецификацията |
| 7. Изпитване на срока на годност | Цикли на затопляне/охлаждане, излагане на светлина, продължителност на съхранение, стабилност на газификацията | Проверка на стабилността при реалистични пазарни условия |
| 8. Мащабиране | Партидна, рециркулационна или непрекъсната инлайн работа | Преминаване към серийно производство на препарата |
Основни параметри при формулирането на стабилни напитки с канабиноиди
Успешното производство на напитки с канабиноиди зависи от взаимодействието между качеството на екстракта, химичния състав на емулгаторите, алкохолното съдържание и параметрите на ултразвуковия процес. По време на разработването на рецептата специалистите по напитки трябва да документират следните променливи:
- Размер на капките: По-малките капчици спомагат за прозрачността, физическата стабилност и равномерното разпределение на канабиноидите.
- Концентрация на емулгатора: Количеството на емулгатора трябва да е достатъчно, за да стабилизира границата между маслото и водата или маслото и алкохола, без да предизвиква странен вкус или прекомерно образуване на пяна.
- Алкохолно съдържание: Етанолът с висока алкохолна концентрация разтваря каннабиноидите по-лесно, докато напитките с ниско алкохолно съдържание обикновено изискват по-силна емулгиране и стабилизация.
- Температура: Прилагането на ултразвукова енергия може да повиши температурата на течността. При рецептури, при които вкусът е от съществено значение, може да се наложи охлаждане или вграден топлообмен.
- Време на престой и дебит: Вградената ултразвукова обработка позволява прецизен контрол върху енергийния приток на единица обем.
- Брой пропуски: При необходимост рециркулацията или многократното преминаване могат да намалят още повече размера на капките.
- Матрица на напитките: Захарта, киселините, газировката, оцветителите, ароматизантите и консервантите могат да повлияят на прозрачността и дългосрочната стабилност на емулсията.
Съвети за подобряване на наноемулсиите във вашите напитки с канабиноиди
| Проблем | Вероятна причина | Предложена корекция |
|---|---|---|
| Мъгла или замъгляване | Капките са прекалено големи; несъвместим емулгатор; пренасищане на маслената фаза | Увеличете интензивността на ултразвука, оптимизирайте съотношението на емулгаторите или намалете съдържанието на канабиноиди |
| Образуване на пръстен | Маслената фаза не е напълно стабилизирана | Подобрете избора на емулгатор, повишете качеството на предварителното смесване или приложете допълнителен цикъл на ултразвукова обработка |
| Утаяване | Отстраняване на примеси, восъци или нестабилни дисперсии | Използвайте по-чист екстракт, подобрете филтрацията и оптимизирайте условията за ултразвукова обработка |
| Горчив вкус или силен привкус на канабис | Профил на екстракта, съдържание на терпени или висока концентрация на ТХК/пълноспектър | Използвайте средства за маскиране на вкуса, намалете дозата на порция или изберете екстракт с по-чист вкус |
| Образуване на пяна по време на обработката | Система за повърхностноактивни вещества, състоянието на въздухозаборника или помпата | Намалете вкарването на въздух, оптимизирайте пълненето на проточната клетка и регулирайте скоростта на помпата |
| Термичен градиент | Висока консумирана енергия или недостатъчно охлаждане | Използвайте вградено охлаждане, намалете времето за рециркулация или регулирайте времето на престой |
| Непостоянна ефикасност | Недостатъчно смесване, фазово разделяне или неадекватно вземане на проби | Проверка на хомогенността, вземане на проби при различни нива на пълнене на резервоара и подобряване на дисперсията в производствената линия |
Наноразтворени канабиноиди за по-добро разпръскване и биодостъпност
Каннабиноидите са слабо разтворими във вода и по природа са хидрофобни. При употребата им в напитки това създава проблеми по отношение на бистротата, стабилността и постоянството на дозирането. Наноемулсиите, липозомите и твърдите липидни носители се използват във фармацевтичната, нутрицевтичната и функционалната хранителна промишленост, за да подобрят дисперсията и да подпомогнат усвояването на липофилните биоактивни съединения.
Ултразвуковата наноемулгиране увеличава повърхността на фазата, съдържаща канабиноиди, като намалява размера на капките до много малки размери. Това подобрява разпределението в матрицата на напитката и може да допринесе за по-добро разтваряне по време на консумация. Производителите на напитки трябва да потвърдят биодостъпността, както и твърденията относно началото на действие и дозировката, в съответствие с приложимите аналитични и нормативни изисквания на целевите си пазари.
Алкохолни напитки с THC и готови за консумация напитки с канабис
Разработването на напитки с добавка на ТХК е особено предизвикателно. ТХК има интензивен вкусов профил, а много марки напитки изискват чист и мек вкус, наред със стабилна дисперсия и постоянна дозировка. Ултразвуковата наноемулгиране помага за диспергирането на екстракти, съдържащи THC, в спиртни напитки, коктейли, газирани напитки, битери и други основи за напитки. Въпреки това, качеството на вкуса зависи също от избора на екстракт, терпеновия профил, избора на емулгатор, дозировката и вкусовата система на напитката.
По отношение на напитките с ТХК, КБД и пълноспектърни канабисови съставки производителите трябва да проверят изискванията за състава, дозировката, етикетирането, опаковането и дистрибуцията в съответната юрисдикция. Нормативните изисквания за канабиса, алкохола и комбинираните продукти от канабис и алкохол могат да се различават значително в зависимост от пазара.
Приложения в производството на напитки
- Алкохолни напитки с CBD и THC
- рецепти за водка, уиски, ром и джин
- битери и аперитиви, като например амаро
- Готови коктейли и смесени напитки
- алкохолни газирани напитки
- напитки на основата на бира и малц
- алкохолни лимонади и газирани напитки
- плодови сокове, лимонади и безалкохолни напитки с канабис
- функционални напитки с CBD, CBG или екстракти с пълен спектър
Ултразвуково ароматизиране и настойка от билки
Ултразвуковата екстракция може да се използва и за производството на безалкохолни и алкохолни напитки с канабис, обогатени с допълнителни растителни ароматични съставки. Например, ултразвуковата обработка може да се използва за обогатяване на напитка с канабис с билки, подправки, цитрусови кори, горчиви растителни съставки или други ароматизиращи съставки. Това може да подобри сензорния профил и да подпомогне разработването на диференцирани напитки.
Ултразвукови процесори с високо срязване за разтваряне и емулгиране
Hielscher Ultrasonics предлага широка гама от високопроизводителни ултразвукови апарати за наноемулгиране на канабиноиди в алкохолни и безалкохолни напитки. Напитките, аперитивите, спиртните напитки и коктейлите с канабис могат да се приготвят чрез смесване на фитоканабиноиди като CBD, THC, CBG или екстракти от канабис с пълен спектър в течности за пиене.
Промишлените ултразвукови процесори на Hielscher могат да осигуряват много високи амплитуди. Амплитуди до 200µУстройството може да работи непрекъснато в режим на 24-часова производствена дейност. За още по-големи амплитуди се предлагат специално изработени ултразвукови сонотроди.
Кой ултразвуков апарат на Hielscher е подходящ за вашия процес на производство на напитки?
Изборът на подходяща ултразвукова система зависи от размера на партидата, желания дебит, вискозитета, алкохолното съдържание, необходимия размер на капките и производствения график. Започнете с лабораторни изпитвания, за да потвърдите стабилността на формулата, след което преминете към пилотна или промишлена инлайн обработка, като използвате същия принцип на ултразвукова обработка.
| Етап на производство | Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|---|
| Лабораторна формула | 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| Разработване на рецепти и производство на малки партиди | 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| Пилотни изпитания и малки серии | 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| Промишлено конвейерно производство | 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| Непрекъснато производство на големи обеми | Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000hdT |
| Много големи производствени линии | Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000hdT |
Често задавани въпроси: Наноемулсии на каннабиноиди в алкохолни напитки
Защо канабиноидите се разтварят трудно в алкохолните напитки?
Каннабиноидите като CBD, THC, CBG и екстрактите от канабис с пълен спектър са хидрофобни, което означава, че не се разтварят добре във водни напитки. Етанолът с висока концентрация може да разтваря каннабиноидите по-лесно, но повечето напитки за масово потребление имат много по-ниско алкохолно съдържание. В напитките с ниско алкохолно съдържание, коктейлите, газираните напитки и готовите за консумация напитки каннабиноидите трябва да бъдат фино емулгирани, за да останат равномерно разпределени и визуално стабилни.
Как ултразвукът спомага за разтварянето на канабиноидите в напитките?
Ултразвуковите процесори генерират силни кавитационни сили в течностите. Тези сили разбиват маслените фази, съдържащи канабиноиди, на много малки капчици и ги разпределят равномерно в матрицата на напитката. С подходящ емулгатор за хранителни цели ултразвуковата наноемулгиране може да доведе до получаването на прозрачни или с фино диспергирани канабиноидни напитки с подобрена физическа стабилност.
Може ли ултразвуковата емулгиране да се използва за напитки с CBD и THC?
Да. Ултразвуковата емулгиране може да се използва за екстракти от канабис, съдържащи CBD, THC, CBG и пълния спектър. Процесът е подходящ за производители на напитки, разработващи спиртни напитки с канабис, коктейли RTD, газирани напитки, битери, аперитиви, безалкохолни напитки с канабис и други функционални напитки. Производителите трябва да проверят дали формулата, съдържанието на канабиноиди, етикетирането и каналите за продажба отговарят на приложимите местни разпоредби.
Какво прави една напитка с канабиноиди бистра и стабилна?
Прозрачността и стабилността зависят от размера на капките, избора на емулгатор, концентрацията на канабиноиди, съдържанието на алкохол, съдържанието на захар, рН, температурата и условията на съхранение. Ултразвуковата наноемулгиране спомага за намаляване на размера на капките и подобряване на разпределението, което може да намали помътняването, образуването на пяна, утаяването и фазовото разделяне.
Кои емулгатори могат да се използват за наноемулсии в напитки с канабиноиди?
Формулировките на напитки с канабиноиди обикновено изискват емулгатори или стабилизатори с хранителен клас, които са съвместими с матрицата на напитката и нормативните изисквания. Изборът на най-подходящия емулгатор зависи от екстракта от канабиноиди, желания вкусов профил, алкохолното съдържание, изискванията към етикета и целевата прозрачност. Ултразвуковите системи на Hielscher могат да бъдат тествани с различни системи от емулгатори по време на разработването на формулировката.
Променя ли ултразвуковата обработка вкуса на напитките от канабис?
Ултразвуковата обработка подобрява дисперсията, но не премахва автоматично характерния вкус на екстрактите от канабис. Качеството на вкуса зависи от екстракта, терпеновия профил, емулгатора, дозировката и основата на напитката. При екстрактите с ТХС и пълния спектър може да се наложи маскиране на вкуса или внимателно съчетаване на вкусовете.
Подходяща ли е ултразвуковата наноемулгиране за промишлено производство на напитки?
Да. Hielscher предлага ултразвукови системи – от лабораторен мащаб до пилотни и промишлени инлайн производствени линии. Производителите на напитки могат да започнат с малки експерименти по разработване на рецептури, да оптимизират параметрите на процеса и да преминат към непрекъснато производство с помощта на поточни камери и промишлени ултразвукови процесори.
Какви технологични параметри трябва да контролират специалистите по напитки?
Сред важните параметри са амплитудата, входната ултразвукова мощност, дебитът, времето на престой, температурата, налягането, концентрацията на емулгатора, концентрацията на канабиноидите и броят на циклите. За целите на контрола на качеството специалистите по напитки трябва да следят размера на капките, мътността, фазовата стабилност, разпределението на канабиноидите, вкуса и срока на годност.
Могат ли ултразвуковите системи да бъдат интегрирани в съществуваща линия за производство на напитки?
Да. Промишлените ултразвукови процесори могат да бъдат конфигурирани за вградена обработка и да се интегрират с помпи, резервоари, топлообменници, проточни клетки и съществуващо оборудване за производство на напитки. Вградената ултразвукова обработка е особено полезна за контролирано мащабиране, възпроизводимо качество и непрекъснато производство.
Как да избера подходящия ултразвуков апарат на Hielscher за напитки с канабиноиди?
Изборът на подходящата система зависи от размера на партидата, целевия дебит, вискозитета, алкохолното съдържание, необходимия размер на капките и производствения график. Малките ултразвукови апарати са подходящи за лабораторно разработване на рецептури и тестове за осъществимост, докато индустриалните системи на Hielscher се използват за пилотни изпитания, малки серии и непрекъснато производство в производствената линия.
Литература / Препратки
- Huestis, Marilyn A. (2007): Human Cannabinoid Pharmacokinetics. Chem Biodivers. 2007 August; 4(8): 1770–1804.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
UIP4000hdT, мощен промишлен ултразвуков апарат с мощност 4000 вата, за непрекъснато производство на напитки с канабис, обогатени с наночастици и наноемулгирани.
Високоефективна ултразвукова техника: Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър – от компактни лабораторни ултразвукови апарати и настолни устройства до пълноценни индустриални ултразвукови системи.