Разтваряне на канабиноиди в алкохолни напитки чрез ултразвуково наноемулгиране
Произвеждайте бистри, стабилни напитки с CBD, THC, CBG и пълноспектърни екстракти от канабис чрез мащабируемо ултразвуково наноемулгиране. Канабиноидите са маслоразтворими съединения и могат да причинят помътняване, образуване на пръстен, утаяване, неприятен вкус и непостоянно дозиране, когато не са правилно диспергирани в алкохолни или нискоалкохолни системи за напитки. Високопроизводителните ултразвукови емулгатори на Hielscher Ultrasonics създават фини канабиноидни наноемулсии за прозрачен външен вид, дългосрочна физическа стабилност и възпроизводимо разпределение на активните вещества.
От разработването на рецептура до непрекъснатото производство в поточна линия, ултразвуковите апарати на Hielscher помагат на производителите на напитки да контролират размера на капчиците, използването на емулгатори, температурата, времето на престой и производителността. Използвайте системите за ултразвуково емулгиране на Hielscher за спиртни напитки с CBD, коктейли с добавен THC, селцери с канабис, битери, аперитиви, безалкохолни напитки с канабис и рецептури за функционални напитки.
Произвеждайте наноемулгирани напитки с ултразвуковия апарат UP400St
Защо е трудно да се разработват рецептури за напитки с канабиноиди
Канабиноидите се разтварят добре в алкохол с много високо алкохолно съдържание. Въпреки това алкохолът с концентрация 190 по скалата proof, с приблизително 92,4% етанол по маса, не е подходящ за повечето потребителски напитки поради силното си физиологично въздействие, острия вкус и ограничената гъвкавост при разработване на рецептури. Повечето предлагани на пазара напитки с канабис, включително спиртни напитки, готови за консумация коктейли (RTD), селцери и продукти с ниско обемно алкохолно съдържание (ABV), изискват по-ниско алкохолно съдържание, приятен вкусов профил и стабилен външен вид.
За включване на екстракти от канабис като CBD, THC, CBG и пълноспектърни екстракти от коноп или канабис в напитки, съдържащата канабиноиди маслена фаза трябва да бъде раздробена до много малки капчици и стабилизирана със съвместим емулгатор за хранителни цели. Ултразвуковото наноемулгиране създава интензивни сили на срязване, които диспергират маслената фаза в алкохолната или водно-алкохолната матрица на напитката. Така се получават бистри или фино диспергирани канабиноидни напитки с подобрена стабилност, равномерно разпределение на активните вещества и привлекателен оптичен вид.
Ултразвуково наноемулгиране за бистри напитки с CBD и THC
Ултразвуковите процесори на Hielscher генерират акустична кавитация в течности. Получените силно срязване, микропотоци и колебания на налягането раздробяват съдържащите канабиноиди маслени фази до капчици с наноразмери и ги разпределят равномерно в цялата напитка. В съчетание с подходящ емулгатор за хранителни цели ултразвукът помага за създаването на прозрачни или полупрозрачни наноемулсии за алкохолни и безалкохолни напитки с добавен канабис.
Тясна крива на разпределение на наноемулсия от конопено масло във вода, приготвена с ултразвуковия апарат UP400St.
- Ефективна и бърза хомогенизация с интензивно срязване
- Бистър или прозрачен външен вид на напитката
- Малък размер на капчиците за подобрена стабилност на дисперсията
- Възпроизводимо разпределение на активните вещества за постоянно дозиране
- Подходящо за CBD, THC, CBG и пълноспектърни екстракти
- Съвместимо с различни системи от емулгатори за хранителни цели
- Мащабируемо от лабораторно разработване на рецептури до промишлено производство в поточна линия
- Лесна работа с прецизен контрол на процеса
Работен процес за техниците в производството на напитки
Следният работен процес помага на екипите за научноизследователска и развойна дейност и на производствените техници в сектора на напитките да разработват стабилни рецептури за канабиноидни напитки и да ги прехвърлят от лабораторията към производство в поточна линия.
| Етап на процеса | Върху какво да се съсредоточи техникът | Цел |
|---|---|---|
| 1. Определете матрицата на напитката | ABV, pH, съдържание на захар, газиране, система за вкус и аромат, консерванти | Определете границите на съвместимост преди добавянето на канабиноиди |
| 2. Подгответе канабиноидната фаза | CBD, THC, CBG, пълноспектърен екстракт, масло носител, терпенов профил | Създайте контролирана фаза с активни вещества за точно дозиране |
| 3. Изберете емулгатора | За хранителни цели, с чист етикет, съвместим с алкохол, с неутрален вкус | Стабилизирайте наноемулсията и подпомогнете бистротата на напитката |
| 4. Извършете предварително смесване | Груба емулсия, контролирана последователност на добавяне, без постъпване на въздух | Подгответе рецептурата за ефективна ултразвукова обработка |
| 5. Извършете ултразвукова обработка | Амплитуда, вложена мощност, дебит, време на престой, температура | Намалете размера на капчиците и хомогенизирайте канабиноидната фаза |
| 6. Контрол на качеството | Размер на капчиците, мътност, разпределение на активните вещества, стабилност на фазите | Потвърдете, че напитката отговаря на спецификацията |
| 7. Изпитване на срока на годност | Цикли на нагряване/охлаждане, излагане на светлина, време на съхранение, стабилност на газирането | Потвърдете стабилността при реалистични пазарни условия |
| 8. Увеличаване на мащаба | Партиден режим, рециркулация или непрекъсната работа в поточна линия | Прехвърлете рецептурата към търговско производство |
Основни параметри на рецептурата за стабилни канабиноидни напитки
Успешното производство на канабиноидни напитки зависи от взаимодействието между качеството на екстракта, химичните свойства на емулгатора, алкохолното съдържание и параметрите на ултразвуковия процес. При разработването на рецептура техниците в производството на напитки трябва да документират следните променливи:
- Размер на капчиците: По-малките капчици подпомагат бистротата, физическата стабилност и равномерното разпределение на канабиноидите.
- Концентрация на емулгатора: Количеството емулгатор трябва да е достатъчно, за да стабилизира границата между масло и вода или между масло и алкохол, без да причинява нежелан вкус или прекомерно пенообразуване.
- Алкохолно съдържание: Етанолът с високо алкохолно съдържание разтваря канабиноидите по-лесно, докато напитките с ниско ABV обикновено изискват по-интензивно емулгиране и стабилизиране.
- Температура: Влагането на ултразвукова енергия може да повиши температурата на течността. За рецептури с чувствителни вкусови и ароматни компоненти може да е необходимо охлаждане или топлообмен в поточната линия.
- Време на престой и дебит: Ултразвуковата обработка в поточна линия позволява прецизен контрол на вложената енергия на единица обем.
- Брой преминавания: Рециркулацията или многократното преминаване могат допълнително да намалят размера на капчиците, когато е необходимо.
- Матрица на напитката: Захарта, киселините, газирането, оцветителите, вкусовите и ароматните съставки и консервантите могат да повлияят на бистротата и дългосрочната стабилност на емулсията.
Съвети за подобряване на наноемулсиите във вашите канабиноидни напитки
| Проблем | Вероятна причина | Предложена корекция |
|---|---|---|
| Помътняване или мътност | Прекалено големи капчици; несъвместим емулгатор; претоварена маслена фаза | Увеличете ултразвуковия интензитет, оптимизирайте съотношението на емулгатора или намалете количеството канабиноиди |
| Образуване на пръстен | Маслената фаза не е напълно стабилизирана | Подобрете избора на емулгатор, повишете качеството на предварителното смесване или приложете допълнително преминаване през ултразвуковата обработка |
| Утаяване | Примеси в екстракта, восъци или нестабилна дисперсия | Използвайте по-чист екстракт, подобрете филтрирането и оптимизирайте условията на ултразвуковата обработка |
| Горчив вкус или силно изразен вкус на канабис | Профил на екстракта, количество терпени или висока концентрация на THC/пълноспектърен екстракт | Използвайте маскиране на вкуса, намалете дозата на порция или изберете по-чист екстракт |
| Пенообразуване по време на обработката | Система от повърхностноактивни вещества, постъпване на въздух или условия на работа на помпата | Намалете въвличането на въздух, оптимизирайте запълването на проточната клетка и регулирайте скоростта на помпата |
| Повишаване на температурата | Голямо количество вложена енергия или недостатъчно охлаждане | Използвайте охлаждане в поточната линия, намалете времето за рециркулация или контролирайте времето на престой |
| Непостоянна сила на действие | Недостатъчно добро смесване, разделяне на фазите или неподходящо вземане на проби | Потвърдете хомогенността, вземайте проби от различни нива в резервоара и подобрете диспергирането в поточната линия |
Наноразтворени канабиноиди за подобрено диспергиране и бионаличност
Канабиноидите са слабо разтворими във вода и по природа са хидрофобни. В напитките това създава затруднения по отношение на бистротата, стабилността и постоянното дозиране. Наноемулсии, липозоми и твърди липидни носители се използват във фармацевтични, нутрацевтични и функционални хранителни приложения за подобряване на диспергирането и подпомагане на наличността на липофилни биоактивни съединения.
Ултразвуковото наноемулгиране увеличава повърхностната площ на съдържащата канабиноиди фаза чрез намаляване на капчиците до много малки размери. Това подобрява разпределението в матрицата на напитката и може да подпомогне по-доброто разтваряне при консумация. Производителите на напитки трябва да валидират бионаличността, твърденията за началото на действието и твърденията за дозировката съгласно приложимите аналитични и регулаторни изисквания на целевите си пазари.
Спиртни напитки с добавен THC и готови за консумация напитки с канабис
Разработването на рецептури за напитки с добавен THC е особено взискателно. THC има интензивен вкусов профил, а много марки напитки изискват чист, мек вкус в допълнение към стабилната дисперсия и постоянното дозиране. Ултразвуковото наноемулгиране помага за диспергирането на съдържащи THC екстракти в спиртни напитки, коктейли, селцери, битери и други основи за напитки. Качеството на вкуса обаче зависи и от избора на екстракт, терпеновия профил, избора на емулгатор, дозировката и системата за вкус и аромат на напитката.
За напитки с THC, CBD и пълноспектърни екстракти от канабис производителите трябва да проверят изискванията за рецептурата, дозировката, етикетирането, опаковането и дистрибуцията в съответната юрисдикция. Разпоредбите за канабис, алкохол и комбинирани продукти с канабис и алкохол могат да се различават значително според пазара.
Приложения при напитките
- спиртни напитки с CBD и THC
- рецептури за водка, уиски, ром и джин
- битери и аперитиви, като амаро
- готови за консумация коктейли и смесени напитки
- алкохолни селцери и алкохолни газирани води
- напитки на бирена и малцова основа
- алкохолни лимонади и газирани напитки
- плодови сокове, лимонади и безалкохолни напитки с канабис
- функционални напитки с CBD, CBG или пълноспектърни екстракти
Ултразвуково овкусяване и въвеждане на растителни съставки
Ултразвуковата екстракция може да се прилага и за производство на безалкохолни и алкохолни напитки с добавен канабис и допълнителни растителни вкусови и ароматни съединения. Например ултразвуковата обработка може да се използва за обогатяване на напитка с канабис с билки, подправки, цитрусови кори, растителни съставки за битери или други овкусяващи съставки. Това може да подобри сензорния профил и да подпомогне разработването на отличаващи се продукти в категорията на напитките.
Ултразвукови процесори с интензивно срязване за разтваряне и емулгиране
Hielscher Ultrasonics предлага широка продуктова гама от високопроизводителни ултразвукови апарати за наноемулгиране на канабиноиди в алкохолни и безалкохолни напитки. Напитки с добавен канабис, аперитиви, спиртни напитки и коктейли могат да се формулират чрез смесване на фитоканабиноиди като CBD, THC, CBG или пълноспектърни екстракти от канабис с течности, подходящи за пиене.
Промишлените ултразвукови процесори на Hielscher могат да осигуряват много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат да се поддържат непрекъснато при производство в режим 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди, изработени по индивидуални изисквания.
Кой ултразвуков апарат на Hielscher е подходящ за вашия процес за производство на напитки?
Подходящата ултразвукова система зависи от размера на партидата, целевия дебит, вискозитета, алкохолното съдържание, необходимия размер на капчиците и производствения график. Започнете с лабораторни изпитвания, за да потвърдите стабилността на рецептурата, след което увеличете мащаба до пилотна или промишлена обработка в поточна линия, използвайки същия принцип на ултразвуковия процес.
| Етап на производството | Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|---|
| Лабораторно разработване на рецептури | 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| Разработване на рецептури и малки партиди | 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Пилотни изпитвания и занаятчийско производство | 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| Промишлено производство в поточна линия | 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| Непрекъснато производство в големи обеми | n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000hdT |
| Много големи производствени линии | n.a. | по-голям | Група от UIP16000hdT |
Често задавани въпроси: канабиноидни наноемулсии в алкохолни напитки
Защо канабиноидите се разтварят трудно в алкохолни напитки?
Канабиноиди като CBD, THC, CBG и пълноспектърните екстракти от канабис са хидрофобни, което означава, че не се разтварят добре в системи за напитки на водна основа. Етанолът с високо алкохолно съдържание може да разтваря канабиноидите по-лесно, но повечето потребителски напитки имат много по-ниско алкохолно съдържание. В напитки с ниско ABV, коктейли, селцери и готови за консумация напитки канабиноидите трябва да бъдат фино емулгирани, за да останат равномерно разпределени и с визуално стабилен вид.
Как ултразвукът помага за разтварянето на канабиноиди в напитки?
Ултразвуковите процесори генерират интензивни кавитационни сили в течности. Тези сили раздробяват съдържащите канабиноиди маслени фази до много малки капчици и ги разпределят равномерно в матрицата на напитката. С подходящ емулгатор за хранителни цели ултразвуковото наноемулгиране може да произведе бистри или фино диспергирани канабиноидни напитки с подобрена физическа стабилност.
Може ли ултразвуковото емулгиране да се използва за напитки с CBD и THC?
Да. Ултразвуковото емулгиране може да се използва за CBD, THC, CBG и пълноспектърни екстракти от канабис. Процесът е подходящ за производители на напитки, които разработват спиртни напитки с добавен канабис, готови за консумация коктейли, алкохолни селцери, битери, аперитиви, безалкохолни напитки с канабис и други функционални напитки. Производителите трябва да проверят дали рецептурата, съдържанието на канабиноиди, етикетирането и каналите за продажба отговарят на приложимите местни разпоредби.
Какво прави една канабиноидна напитка бистра и стабилна?
Бистротата и стабилността зависят от размера на капчиците, избора на емулгатор, концентрацията на канабиноиди, алкохолното съдържание, съдържанието на захар, pH, температурата и условията на съхранение. Ултразвуковото наноемулгиране помага за намаляване на размера на капчиците и подобряване на разпределението, което може да намали помътняването, изплуването на капчиците, утаяването и разделянето на фазите.
Кои емулгатори могат да се използват за наноемулсии в канабиноидни напитки?
Рецептурите за канабиноидни напитки обикновено изискват емулгатори или стабилизатори за хранителни цели, които са съвместими с матрицата на напитката и регулаторните изисквания. Най-добрият емулгатор зависи от канабиноидния екстракт, желания вкусов профил, алкохолното съдържание, изискванията за етикета и целевата бистрота. Ултразвуковите системи на Hielscher могат да бъдат изпитвани с различни системи от емулгатори при разработването на рецептурата.
Променя ли ултразвуковата обработка вкуса на напитките с канабис?
Ултразвуковата обработка подобрява диспергирането, но не премахва автоматично характерния вкус на екстрактите от канабис. Качеството на вкуса зависи от екстракта, терпеновия профил, емулгатора, дозировката и основата на напитката. За THC и пълноспектърни екстракти може да е необходимо маскиране на вкуса или внимателно съчетаване на вкусовете.
Подходящо ли е ултразвуковото наноемулгиране за промишлено производство на напитки?
Да. Hielscher доставя ултразвукови системи от лабораторен мащаб до пилотно и промишлено производство в поточна линия. Производителите на напитки могат да започнат с малки изпитвания на рецептури, да оптимизират параметрите на процеса и да увеличат мащаба на същия ултразвуков процес до непрекъснато производство с проточни клетки и промишлени ултразвукови процесори.
Кои параметри на процеса трябва да контролират техниците в производството на напитки?
Важните параметри включват амплитуда, вложена ултразвукова мощност, дебит, време на престой, температура, налягане, концентрация на емулгатора, концентрация на канабиноиди и брой преминавания. За контрол на качеството техниците в производството на напитки трябва да следят размера на капчиците, мътността, стабилността на фазите, разпределението на канабиноидите, вкуса и запазването на свойствата през срока на годност.
Могат ли ултразвуковите системи да бъдат интегрирани в съществуваща линия за напитки?
Да. Промишлените ултразвукови процесори могат да бъдат конфигурирани за обработка в поточна линия и интегрирани с помпи, резервоари, топлообменници, проточни клетки и съществуващо оборудване за производство на напитки. Ултразвуковата обработка в поточна линия е особено полезна за контролирано увеличаване на мащаба, възпроизводимо качество и непрекъснато производство.
Как да избера подходящия ултразвуков апарат на Hielscher за канабиноидни напитки?
Подходящата система зависи от размера на партидата, целевия дебит, вискозитета, алкохолното съдържание, необходимия размер на капчиците и производствения график. Малките ултразвукови апарати са подходящи за лабораторно разработване на рецептури и изпитвания за осъществимост, докато промишлените системи на Hielscher се използват за пилотни изпитвания, занаятчийско производство и непрекъснато производство в поточна линия.
Литература / Източници
- 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 производство в поточна линия на напитки с канабис, въведен в наноразмерна форма и наноемулгиран.
Високопроизводителни ултразвукови технологии: продуктовата гама на Hielscher обхваща целия спектър от компактни лабораторни ултразвукови апарати и настолни устройства до цялостни промишлени ултразвукови системи.