Rozpouštění kanabinoidů v alkoholických nápojích pomocí ultrazvukové nanoemulgace
Vyrábějte čiré a stabilní nápoje s obsahem CBD, THC, CBG a konopí s plným spektrem pomocí škálovatelné ultrazvukové nanoemulgace. Kanabinoidy jsou sloučeniny rozpustné v oleji a mohou způsobit zakalení, kruhové skvrny, usazování, špatnou chuť a nekonzistentní dávkování, pokud nejsou správně rozptýleny v alkoholických nebo nízkoalkoholických nápojových systémech. Hielscher Ultrasonics’ Vysoce výkonné ultrazvukové emulgátory vytvářejí jemné nanoemulze kanabinoidů, které se vyznačují průzračným vzhledem, dlouhodobou fyzikální stabilitou a reprodukovatelným rozložením účinných látek.
Od vývoje receptur až po nepřetržitou výrobu v linkovém režimu pomáhají ultrazvukové přístroje Hielscher výrobcům nápojů regulovat velikost kapiček, množství emulgátorů, teplotu, dobu zdržení a výkon. Využijte ultrazvukové emulgační systémy Hielscher pro výrobu lihovin s CBD, koktejlů s obsahem THC, konopných sodovek, hořkých likérů, aperitivů, nealkoholických konopných nápojů a funkčních nápojových receptur.
Výroba nápojů s nanoemulzí pomocí přístroje Sonicator UP400St
Proč je obtížné začlenit kanabinoidy do nápojů
Kanabinoidy se dobře rozpouštějí ve velmi silném alkoholu. Alkohol o síle 190 proof, obsahující přibližně 92,4 % hmotnostních etanolu, však není vhodný pro většinu nápojů určených pro spotřebitele kvůli svému silnému fyziologickému účinku, drsné chuti a omezené flexibilitě při vývoji receptur. Většina komerčních nápojů s obsahem konopí, včetně lihovin, koktejlů RTD, seltzerů a produktů s nízkým obsahem alkoholu, vyžaduje nižší obsah alkoholu, příjemnou chuť a stabilní vzhled.
Aby bylo možné začlenit konopné extrakty, jako jsou CBD, THC, CBG a extrakty z konopí s plným spektrem, do nápojových výrobků, je nutné olejovou fázi obsahující kanabinoidy rozptýlit na velmi malé kapičky a stabilizovat ji pomocí kompatibilního emulgátoru vhodného pro potravinářské účely. Ultrazvuková nanoemulgace vytváří intenzivní síly vysokého střihu, které dispergují olejovou fázi do alkoholové nebo vodno-alkoholové matrice nápoje. Tím vznikají čiré nebo jemně dispergované kanabinoidní nápoje se zlepšenou stabilitou, konzistentním rozložením účinných látek a atraktivním optickým vzhledem.
Ultrazvuková nanoemulgace pro výrobu čirých nápojů s obsahem CBD a THC
Ultrazvukové procesory Hielscher vyvolávají v kapalinách akustickou kavitaci. Výsledné vysoké smykové síly, mikroproudění a kolísání tlaku rozbijí olejové fáze obsahující kanabinoidy na kapky o velikosti v řádu nanometrů a rovnoměrně je rozptýlí v nápoji. V kombinaci s vhodným emulgátorem pro potravinářské účely pomáhá ultrazvuk vytvářet průhledné nebo průsvitné nanoemulze pro alkoholické a nealkoholické nápoje s obsahem konopí.
Úzká distribuční křivka konopného oleje ve vodě nanoemulze připravené pomocí ultrasonikator UP400St.
- Účinná a rychlá homogenizace s vysokým střižným namáháním
- Čirý nebo průhledný vzhled nápoje
- Jemná velikost kapiček pro lepší stabilitu disperze
- Reprodukovatelné aktivní dávkování pro konzistentní podávání
- Vhodné pro extrakty CBD, THC, CBG a extrakty s plným spektrem
- Kompatibilní s různými systémy emulgátorů vhodnými pro styk s potravinami
- Škálovatelné od laboratorního vývoje až po průmyslovou sériovou výrobu
- Snadné ovládání s přesným řízením procesu
Pracovní postup pro techniky v nápojovém průmyslu
Následující postup pomáhá výrobcům nápojů&Týmy D a výrobní technici vyvíjejí stabilní receptury nápojů s obsahem kanabinoidů a zavádějí je z laboratoře do sériové výroby.
| Krok procesu | Zaměření na techniky | Účel |
|---|---|---|
| 1. Definujte matici nápojů | Obsah alkoholu, pH, obsah cukru, sycení oxidem uhličitým, chuťové složky, konzervační látky | Před přidáním kanabinoidů zjistěte meze kompatibility |
| 2. Připravte kanabinoidovou fázi | CBD, THC, CBG, extrakt s plným spektrem, nosný olej, terpenový profil | Vytvořte řízenou aktivní fázi pro přesné dávkování |
| 3. Vyberte emulgátor | Vhodné pro styk s potravinami, s čistým složením, kompatibilní s alkoholem, chuťově neutrální | Zajištění stability nanoemulze a zachování čirosti nápoje |
| 4. Premix | Hrubá emulze, řízený postup přidávání, bez nasávání vzduchu | Připravte roztok pro účinné sonikování |
| 5. Sonicate | Amplituda, příkon, průtok, doba zdržení, teplota | Zmenšit velikost kapiček a homogenizovat kanabinoidovou fázi |
| 6. Kontrola kvality | Velikost kapiček, zákal, rozložení aktivních látek, fázová stabilita | Ověřte, zda nápoj splňuje specifikace |
| 7. Testování trvanlivosti | Teplotní cykly (zahřívání/ochlazování), působení světla, doba skladování, stabilita sycení | Ověřit stabilitu za reálných tržních podmínek |
| 8. Rozšíření | Dávkový, recirkulační nebo nepřetržitý provoz v potrubí | Zavést přípravek do sériové výroby |
Klíčové parametry při přípravě stabilních nápojů s obsahem kanabinoidů
Úspěšná výroba nápojů s obsahem kanabinoidů závisí na vzájemném působení kvality extraktu, chemických vlastností emulgátorů, obsahu alkoholu a parametrů ultrazvukového zpracování. Při vývoji receptury by technici zabývající se výrobou nápojů měli zaznamenávat následující proměnné:
- Velikost kapiček: Menší kapičky přispívají k čirosti, fyzické stabilitě a rovnoměrnému rozložení kanabinoidů.
- Koncentrace emulgátoru: Emulgátor musí být v takovém množství, aby stabilizoval rozhraní olej-voda nebo olej-alkohol, aniž by způsobil nežádoucí chuť nebo nadměrné pěnění.
- Obsah alkoholu: Ethanol s vysokým obsahem alkoholu rozpouští kanabinoidy snadněji, zatímco nápoje s nízkým obsahem alkoholu obvykle vyžadují intenzivnější emulgaci a stabilizaci.
- Teplota: Působení ultrazvukové energie může zvýšit teplotu kapaliny. U přípravků, u nichž je důležitá zachování chuti, může být nutné chlazení nebo výměna tepla v potrubí.
- Doba zdržení a průtok: Inline sonikace umožňuje přesné řízení dodávané energie na jednotku objemu.
- Počet průchodů: V případě potřeby lze velikost kapiček dále zmenšit pomocí recirkulace nebo vícenásobného průchodu.
- Přehled nápojů: Cukr, kyseliny, oxid uhličitý, barviva, aromata a konzervační látky mohou ovlivnit čirost a dlouhodobou stabilitu emulze.
Tipy pro vylepšení nanoemulzí s obsahem kanabinoidů
| Problém | Pravděpodobná příčina | Doporučená úprava |
|---|---|---|
| Zákal nebo zakalení | Příliš velké kapičky; nevhodný emulgátor; přetížená olejová fáze | Zvýšit intenzitu ultrazvuku, optimalizovat poměr emulgátoru nebo snížit obsah kanabinoidů |
| Vytvoření prstence | Olejová fáze není zcela stabilizovaná | Zlepšit výběr emulgátoru, zvýšit kvalitu předmíchání nebo provést další ultrazvukovou úpravu |
| sedimentace | Odstranit nečistoty, vosky nebo nestabilní disperze | Použijte čistší extrakt, zlepšete filtraci a optimalizujte podmínky sonikace |
| Hořká chuť nebo výrazná chuť konopí | Složení extraktu, obsah terpenů nebo vysoká koncentrace THC/plné spektrum | Využijte maskování chuti, snižte dávku na porci nebo zvolte extrakt s čistší chutí |
| Pěnění během zpracování | Systém povrchově aktivních látek, stav sání vzduchu nebo čerpadla | Omezte vnášení vzduchu, optimalizujte plnění průtokové komory a upravte otáčky čerpadla |
| Teplotní gradient | Vysoký příkon energie nebo nedostatečné chlazení | Použijte přímé chlazení, zkraťte dobu recirkulace nebo regulujte dobu zdržení |
| Kolísavá účinnost | Nedostatečné promíchání, fázová separace nebo nedostatečné vzorkování | Ověřte homogenitu, odebírejte vzorky při různých hladinách v nádrži a zlepšete rozptyl v potrubí |
Kanabinoidy v nanoformě pro lepší rozptyl a biologickou dostupnost
Kanabinoidy jsou špatně rozpustné ve vodě a přirozeně hydrofobní. V nápojích to představuje problém z hlediska čirosti, stability a konzistentního dávkování. Nanoemulze, liposomy a nosiče na bázi pevných lipidů se používají ve farmaceutickém průmyslu, v oblasti nutraceutik a funkčních potravin k zlepšení disperze a podpoře biologické dostupnosti lipofilních bioaktivních látek.
Ultrazvuková nanoemulgace zvětšuje povrchovou plochu fáze obsahující kanabinoidy tím, že zmenšuje kapičky na velmi malé rozměry. To zlepšuje distribuci v matrici nápoje a může přispět k lepšímu rozpouštění při konzumaci. Výrobci nápojů by měli ověřit biologickou dostupnost, tvrzení ohledně nástupu účinku a tvrzení ohledně dávkování v souladu s platnými analytickými a regulačními požadavky na svých cílových trzích.
Lihoviny s obsahem THC a konopné nápoje RTD
Vývoj nápojů s obsahem THC je obzvláště náročný. THC má výraznou chuť a mnoho značek nápojů vyžaduje kromě stabilní disperze a konzistentního dávkování také čistou a jemnou chuť. Ultrazvuková nanoemulgace pomáhá rozptýlit extrakty obsahující THC do lihovin, koktejlů, sodovek, hořkých likérů a dalších nápojových základen. Kvalita chuti však závisí také na výběru extraktu, terpenovém profilu, volbě emulgátoru, dávkování a chuťovém systému nápoje.
V případě nápojů obsahujících THC, CBD a konopí s plným spektrem by výrobci měli ověřit požadavky na složení, dávkování, označování, balení a distribuci platné v příslušné jurisdikci. Předpisy týkající se konopí, alkoholu a kombinovaných produktů z konopí a alkoholu se mohou v jednotlivých trzích výrazně lišit.
Použití v nápojovém průmyslu
- Lihoviny s obsahem CBD a THC
- receptury na vodku, whisky, rum a gin
- hořké likéry a aperitivy, jako například amaro
- Hotové koktejly a míchané nápoje
- alkoholické limonády a alkoholické perlivé vody
- nápoje na bázi piva a sladu
- alkoholické limonády a nealkoholické nápoje
- ovocné šťávy, limonády a nealkoholické nápoje s obsahem konopí
- funkční nápoje s obsahem CBD, CBG nebo extraktů s plným spektrem
Ultrazvukové aromatizace a extrakce rostlinných látek
Ultrazvukovou extrakci lze rovněž využít k výrobě nealkoholických i alkoholických nápojů s obsahem konopí a s přidanými rostlinnými aromatickými látkami. Sonikaci lze například použít k obohacení konopného nápoje o bylinky, koření, citrusové kůry, hořké rostlinné přísady nebo jiné aromatické složky. To může zlepšit senzorický profil a podpořit vývoj diferencovaných nápojových produktů.
Ultrazvukové procesory s vysokým smykovým třením pro rozpouštění a emulgaci
Společnost Hielscher Ultrasonics nabízí širokou škálu vysoce výkonných ultrazvukových zařízení pro nanoemulgaci kanabinoidů do alkoholických i nealkoholických nápojů. Nápoje, aperitivy, destiláty a koktejly s obsahem konopí lze připravit smícháním fytokanabinoidů, jako jsou CBD, THC, CBG nebo extrakty z konopí s plným spektrem, do tekutin určených k pití.
Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher dokážou dosáhnout velmi vysokých amplitud. Amplitudy až 200µZařízení lze provozovat nepřetržitě v režimu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici ultrazvukové sonotrody vyrobené na míru.
Který ultrazvukový přístroj Hielscher je vhodný pro váš proces výroby nápojů?
Výběr vhodného ultrazvukového systému závisí na velikosti šarže, požadovaném průtoku, viskozitě, obsahu alkoholu, požadované velikosti kapiček a výrobním plánu. Začněte laboratorními zkouškami, abyste ověřili stabilitu receptury, a poté přejděte k pilotnímu nebo průmyslovému inline zpracování s využitím stejného principu ultrazvukového zpracování.
| Fáze výroby | Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|---|
| Laboratorní receptura | 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| Vývoj receptur a výroba v malých sériích | 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| Pilotní testy a malosériová výroba | 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| Průmyslová průběžná výroba | 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Sériová výroba ve velkých objemech | Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000hdT |
| Velmi rozsáhlé výrobní linky | Není k dispozici | větší | shluk UIP16000hdT |
Často kladené otázky: Nanoemulze kanabinoidů v alkoholických nápojích
Proč se kanabinoidy v alkoholických nápojích těžko rozpouštějí?
Kanabinoidy, jako jsou CBD, THC, CBG a konopné extrakty s plným spektrem, jsou hydrofobní, což znamená, že se ve vodních nápojových systémech špatně rozpouštějí. Kanabinoidy se snáze rozpouštějí v etanolu s vysokým obsahem alkoholu, ale většina nápojů pro spotřebitele má mnohem nižší obsah alkoholu. V nápojích s nízkým obsahem alkoholu, koktejlech, sodovkách a hotových nápojích musí být kanabinoidy jemně emulgovány, aby zůstaly rovnoměrně rozptýlené a vizuálně stabilní.
Jak ultrazvuk pomáhá rozpouštět kanabinoidy v nápojích?
Ultrazvukové procesory vytvářejí v kapalinách silné kavitační síly. Tyto síly rozbijí olejové fáze obsahující kanabinoidy na velmi malé kapičky a rovnoměrně je rozptýlí v matrici nápoje. Při použití vhodného emulgátoru určeného pro styk s potravinami lze pomocí ultrazvukové nanoemulgace vyrábět čiré nebo jemně dispergované nápoje s kanabinoidy, které se vyznačují lepší fyzikální stabilitou.
Lze ultrazvukovou emulgaci použít u nápojů s obsahem CBD a THC?
Ano. Ultrazvukovou emulgaci lze použít pro extrakty CBD, THC, CBG a konopné extrakty s plným spektrem. Tento proces je vhodný pro výrobce nápojů, kteří vyvíjejí lihoviny s obsahem konopí, koktejly RTD, tvrdé seltzery, hořké likéry, aperitivy, nealkoholické nápoje s konopím a další funkční nápojové produkty. Výrobci musí ověřit, zda jejich složení, obsah kanabinoidů, označení a prodejní kanály vyhovují platným místním předpisům.
Co zajišťuje, že je nápoj s obsahem kanabinoidů čirý a stabilní?
Čistota a stabilita závisí na velikosti kapiček, výběru emulgátoru, koncentraci kanabinoidů, obsahu alkoholu, obsahu cukru, hodnotě pH, teplotě a podmínkách skladování. Ultrazvuková nanoemulgace pomáhá zmenšit velikost kapiček a zlepšit jejich rozložení, což může omezit zakalení, tvorbu krému, usazování a fázovou separaci.
Jaké emulgátory lze použít pro nanoemulze nápojů s obsahem kanabinoidů?
Receptury nápojů s obsahem kanabinoidů obvykle vyžadují emulgátory nebo stabilizátory v potravinářské kvalitě, které jsou kompatibilní s matricí nápoje a splňují regulační požadavky. Výběr nejvhodnějšího emulgátoru závisí na typu kanabinoidového extraktu, požadovaném chuťovém profilu, obsahu alkoholu, požadavcích na označení a požadované čirosti. Ultrazvukové systémy Hielscher lze při vývoji receptur testovat s různými emulgátorovými systémy.
Mění ultrazvukové zpracování chuť nápojů z konopí?
Ultrazvukové zpracování zlepšuje disperzi, avšak automaticky neodstraňuje charakteristickou chuť konopných extraktů. Kvalita chuti závisí na extraktu, profilu terpenů, emulgátoru, dávkování a základu nápoje. U extraktů s obsahem THC a extraktů s plným spektrem může být nutné chuť zamaskovat nebo pečlivě sladit.
Je ultrazvuková nanoemulgace vhodná pro průmyslovou výrobu nápojů?
Ano. Společnost Hielscher dodává ultrazvuková zařízení od laboratorního měřítka až po pilotní a průmyslovou inline výrobu. Výrobci nápojů mohou začít s malými pokusy s recepturami, optimalizovat parametry procesu a tento ultrazvukový proces rozšířit na nepřetržitou výrobu pomocí průtokových komor a průmyslových ultrazvukových procesorů.
Jaké parametry procesu by měli technici v nápojovém průmyslu sledovat?
Mezi důležité parametry patří amplituda, příkon ultrazvuku, průtok, doba zdržení, teplota, tlak, koncentrace emulgátoru, koncentrace kanabinoidů a počet průchodů. V rámci kontroly kvality by technici zabývající se nápoji měli sledovat velikost kapiček, zákal, stabilitu fází, rozložení kanabinoidů, chuť a trvanlivost.
Lze ultrazvuková zařízení začlenit do stávající linky na výrobu nápojů?
Ano. Průmyslové ultrazvukové procesory lze konfigurovat pro inline zpracování a integrovat s čerpadly, nádržemi, výměníky tepla, průtokovými komorami a stávajícím zařízením na výrobu nápojů. Inline sonikace je obzvláště užitečná pro řízené zvyšování výrobního výkonu, reprodukovatelnou kvalitu a kontinuální výrobu.
Jak si vybrat správný ultrazvukový přístroj značky Hielscher pro výrobu nápojů s obsahem kanabinoidů?
Výběr vhodného systému závisí na velikosti šarže, požadovaném průtoku, viskozitě, obsahu alkoholu, požadované velikosti kapiček a výrobním plánu. Malé ultrazvukové přístroje se hodí pro laboratorní vývoj receptur a testy proveditelnosti, zatímco průmyslové systémy Hielscher se používají pro pilotní zkoušky, řemeslnou výrobu a kontinuální výrobu v rámci výrobní linky.
Literatura / Reference
- 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, výkonný průmyslový ultrazvukový přístroj o výkonu 4000 W, pro přímou výrobu nápojů z konopí obohacených o nanočástice a nanoemulgačních nápojů z konopí.
Vysoce výkonné ultrazvukové zařízení: Produktová řada společnosti Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktních laboratorních ultrazvukových přístrojů a stolních jednotek až po kompletní průmyslové ultrazvukové systémy.