Opløsning af cannabinoider i alkoholholdige drikkevarer ved hjælp af ultralydsbaseret nanoemulgering
Fremstil klare, stabile CBD-, THC-, CBG- og fuldspektrum-cannabisdrikke ved hjælp af skalerbar ultralyds-nanoemulgering. Cannabinoider er olieopløselige forbindelser og kan forårsage uklarhed, ringdannelse, bundfald, dårlig smag og uensartet dosering, når de ikke er korrekt dispergeret i alkoholholdige eller lavalkoholiske drikkevaresystemer. Hielscher Ultrasonics’ Højtydende ultralydsemulgatorer fremstiller fine cannabinoid-nanoemulsioner, der sikrer et gennemsigtigt udseende, langvarig fysisk stabilitet og en reproducerbar fordeling af de aktive stoffer.
Fra opskriftudvikling til kontinuerlig inline-produktion hjælper Hielschers ultralydsapparater drikkevareproducenter med at styre dråbestørrelse, anvendelse af emulgatorer, temperatur, opholdstid og kapacitet. Brug Hielschers ultralydsemulgeringssystemer til CBD-spiritus, THC-tilførte cocktails, cannabis-seltzers, bitter, aperitiffer, alkoholfrie cannabisdrikke og funktionelle drikkevareformuleringer.
Fremstilling af nanoemulgerede drikkevarer med Sonicator UP400St
Hvorfor det er svært at formulere cannabinoider i drikkevarer
Cannabinoider opløses godt i alkohol med meget høj alkoholprocent. Alkohol med en alkoholprocent på 190, svarende til ca. 92,4 vægtprocent ethanol, er dog ikke egnet til de fleste forbrugerdrikke på grund af den stærke fysiologiske virkning, den skarpe smag og den begrænsede fleksibilitet i sammensætningen. De fleste kommercielle cannabisdrikke, herunder spiritus, RTD-cocktails, seltzere og produkter med lavt alkoholindhold, kræver lavere alkoholindhold, en behagelig smagsprofil og et stabilt udseende.
For at kunne indarbejde cannabisekstrakter som CBD, THC, CBG og fuldspektrum-hamp- eller cannabisekstrakter i drikkevarer skal den cannabinoidholdige oliefase nedbrydes til meget små dråber og stabiliseres med et emulgator af fødevarekvalitet, der er kompatibelt med ingredienserne. Ultralydsnanoemulgering skaber intense høje forskydningskræfter, der dispergerer oliefasen i den alkoholiske eller vand-alkoholiske drikkematrix. Dette giver klare eller fint dispergerede cannabinoid-drikkevarer med forbedret stabilitet, ensartet fordeling af de aktive stoffer og et attraktivt udseende.
Ultralydsbaseret nanoemulgering til klare CBD- og THC-drikke
Hielschers ultralydsprocessorer frembringer akustisk kavitation i væsker. Den deraf følgende høje forskydning, mikrostrømning og trykudsving nedbryder de cannabinoidholdige oliefaser til dråber i nanostørrelse og fordeler dem jævnt i hele drikken. Når det kombineres med en egnet emulgator af fødevarekvalitet, hjælper ultralyd med at skabe transparente eller gennemskinnelige nanoemulsioner til cannabis-tilførte alkoholholdige og ikke-alkoholholdige drikkevarer.
Smal fordelingskurve af hampolie-i-vand nanoemulsion fremstillet med ultralydsapparatet UP400St.
- Effektiv og hurtig homogenisering ved høj forskydning
- Klar eller gennemsigtig drik
- Fin dråbestørrelse for forbedret dispersionsstabilitet
- Reproducerbar aktiv fordeling for ensartet dosering
- Velegnet til CBD-, THC-, CBG- og fuldspektrumekstrakter
- Kompatibel med forskellige emulgatorsystemer af fødevarekvalitet
- Kan skaleres fra laboratorieformulering til industriel inline-produktion
- Enkel betjening med præcis processtyring
Arbejdsgang for drikkevareteknikere
Følgende arbejdsgang hjælper drikkevare-R&D-teams og produktionsteknikere udvikler stabile formuleringer til cannabinoid-drikkevarer og overfører dem fra laboratoriet til den løbende produktion.
| procestrin | Teknikerfokus | Formål |
|---|---|---|
| 1. Definer drikkevarematricen | Alkoholprocent, pH-værdi, sukkerindhold, kulsyreindhold, smagssammensætning, konserveringsmidler | Fastlæg grænserne for kompatibilitet, inden der tilsættes cannabinoider |
| 2. Forbered cannabinoidfasen | CBD, THC, CBG, fuldspektrumekstrakt, bærerolie, terpenprofil | Skab en kontrolleret aktiv fase for præcis dosering |
| 3. Vælg emulgatoren | Fødevaregodkendt, clean label, alkoholkompatibel, smagsneutral | Stabiliserer nanoemulsionen og sikrer drikkens klarhed |
| 4. Forblanding | Grov emulsion, kontrolleret tilsætningsrækkefølge, ingen luftindtag | Forbered formuleringen til effektiv ultralydsbehandling |
| 5. Sonicate | Amplitude, effektforbrug, gennemstrømningshastighed, opholdstid, temperatur | Reducer dråbestørrelsen og homogeniser cannabinoidfasen |
| 6. Kvalitetskontrol | Dråbestørrelse, turbiditet, aktiv fordeling, fasestabilitet | Bekræft, at drikken overholder specifikationerne |
| 7. Holdbarhedstest | Varme-/koldcyklusser, lyseksponering, opbevaringstid, kulsyreholdbarhed | Kontrollere stabiliteten under realistiske markedsforhold |
| 8. Opskalering | Batch-, recirkulations- eller kontinuerlig inline-drift | Overfør formuleringen til kommerciel produktion |
Vigtige formuleringsparametre for stabile cannabinoidholdige drikkevarer
En vellykket produktion af cannabinoidholdige drikkevarer afhænger af samspillet mellem ekstraktkvalitet, emulgatorernes kemiske sammensætning, alkoholindhold og ultralydsprocesparametre. Under udviklingen af opskrifter bør drikkevareteknikere dokumentere følgende variabler:
- Dråbestørrelse: Mindre dråber sikrer klarhed, fysisk stabilitet og en jævn fordeling af cannabinoiderne.
- Emulgatorkoncentration: Emulgatoren skal være tilstrækkelig til at stabilisere grænsefladen mellem olie og vand eller olie og alkohol uden at forårsage uønsket smag eller overdreven skumdannelse.
- Alkoholindhold: Ethanol med høj alkoholprocent opløser cannabinoider lettere, mens drikkevarer med lav alkoholprocent normalt kræver en mere effektiv emulgering og stabilisering.
- Temperatur: Tilførsel af ultralydsenergi kan øge væskens temperatur. Afkøling eller indbygget varmeveksling kan være nødvendigt ved smagsfølsomme formuleringer.
- Opholdstid og gennemstrømningshastighed: Inline-ultralydsbehandling giver mulighed for præcis styring af energitilførslen pr. volumen.
- Antal gennemløb: Recirkulation eller flere gennemløb kan om nødvendigt reducere dråbestørrelsen yderligere.
- Drikkevareliste: Sukker, syrer, kulsyre, farvestoffer, aromaer og konserveringsmidler kan påvirke klarheden og emulsionens stabilitet på lang sigt.
Tips til at forbedre dine nanoemulsioner til cannabindrikke
| Problem | Sandsynlig årsag | Foreslået justering |
|---|---|---|
| Tåge eller dis | Dråberne er for store; uforenelig emulgator; for høj oliefase | Forøg ultralydsintensiteten, optimer emulgatorforholdet eller reducer cannabinoidindholdet |
| Ringdannelse | Oliefasen er ikke helt stabiliseret | Forbedr valget af emulgator, forbedr kvaliteten af forblandingen eller tilføj et ekstra ultralydsbehandlingstrin |
| sedimentering | Fjern urenheder, voks eller ustabil dispersion | Brug et renere ekstrakt, forbedr filtreringen og optimer ultralydsbehandlingen |
| Bitter eller stærk smag af cannabis | Ekstraktprofil, terpenindhold eller høj THC-koncentration/fuldspektrumkoncentration | Brug smagsmaskering, sænk doseringen pr. portion eller vælg et renere ekstrakt |
| Skumdannelse under forarbejdningen | Overfladeaktivt system, luftindtag eller pumpeforhold | Reducer luftindblanding, optimer påfyldningen af flowcellen og juster pumpehastigheden |
| Varmestigning | Højt energiforbrug eller utilstrækkelig køling | Brug indbygget køling, reducer recirkulationstiden eller reguler opholdstiden |
| Ujævn styrke | Dårlig blanding, faseadskillelse eller utilstrækkelig prøveudtagning | Kontroller homogeniteten, udtag prøver ved forskellige væskeniveauer i tanken og forbedr spredningen i produktionslinjen |
Nano-opløste cannabinoider for bedre spredning og biotilgængelighed
Cannabinoider er dårligt vandopløselige og naturligt hydrofobe. I drikkevarer medfører dette udfordringer med hensyn til klarhed, stabilitet og ensartet dosering. Nanoemulsioner, liposomer og faste lipidbærere anvendes inden for lægemidler, kosttilskud og funktionelle fødevarer for at forbedre spredningen og fremme tilgængeligheden af lipofile bioaktive forbindelser.
Ultralydsbaseret nanoemulgering øger overfladearealet i den cannabinoidholdige fase ved at nedbryde dråberne til meget små størrelser. Dette forbedrer fordelingen i drikkevarens matrix og kan bidrage til en bedre opløsning under indtagelsen. Drikkevareproducenter bør validere påstande om biotilgængelighed, virkningstid og dosering i overensstemmelse med de gældende analytiske og lovgivningsmæssige krav på deres målmarkeder.
Spiritus med THC-tilskud og færdigblandede cannabisdrikke
Udviklingen af THC-tilførte drikkevarer er særligt krævende. THC har en intens smagsprofil, og mange drikkevaremærker kræver en ren, mild smag ud over en stabil dispersion og ensartet dosering. Ultralydsnanoemulgering hjælper med at dispergere THC-holdige ekstrakter i spiritus, cocktails, seltzere, bitter og andre drikkevarebaser. Smagskvaliteten afhænger dog også af valg af ekstrakt, terpenprofil, valg af emulgator, dosering og drikkevarens smagssystem.
Når det gælder drikkevarer indeholdende THC, CBD og fuldspektrum-cannabis, bør producenterne undersøge kravene til sammensætning, dosering, mærkning, emballering og distribution i det pågældende land. Reglerne for cannabis, alkohol og kombinerede cannabis-alkoholprodukter kan variere betydeligt fra marked til marked.
Anvendelser inden for drikkevarer
- Spiritus med CBD og THC
- blandinger af vodka, whisky, rom og gin
- bitter og aperitiffer, såsom amaro
- Færdigblandede cocktails og drink
- hard seltzers og alkoholholdigt mousserende vand
- øl- og maltbaserede drikkevarer
- alkoholholdige limonader og sodavand
- frugtsaft, limonade og alkoholfrie cannabisdrikke
- funktionelle drikkevarer med CBD, CBG eller fuldspektrumekstrakter
Ultralydsbaseret smagsindførelse og infusion af planteekstrakter
Ultralydsekstraktion kan også anvendes til fremstilling af alkoholfrie og alkoholholdige cannabis-tilførte drikkevarer med yderligere botaniske smagsstoffer. For eksempel kan sonikering bruges til at tilsætte urter, krydderier, citrusskaller, bitre planteekstrakter eller andre smagsgivende ingredienser til en cannabisdrik. Dette kan forbedre den sensoriske profil og understøtte udviklingen af differentierede drikkevareprodukter.
Ultralydsprocessorer med høj forskydning til opløsning og emulgering
Hielscher Ultrasonics tilbyder et bredt produktsortiment af højtydende ultralydsenheder til nanoemulgering af cannabinoider i alkoholholdige og alkoholfrie drikkevarer. Cannabis-tilførte drikkevarer, aperitiffer, spiritus og cocktails kan fremstilles ved at blande fytocannabinoider såsom CBD, THC, CBG eller fuldspektrum cannabisekstrakter i drikkelige væsker.
Hielschers industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µMaskinen kan køre i kontinuerlig drift døgnet rundt. Til endnu større amplituder kan der leveres specialfremstillede ultralydssonotroder.
Hvilken Hielscher-ultralydsapparat passer til din drikkevareproduktion?
Valget af det rette ultralydssystem afhænger af batchstørrelse, ønsket gennemstrømningshastighed, viskositet, alkoholindhold, den ønskede dråbestørrelse og produktionsplanen. Start med laboratorieforsøg for at bekræfte formuleringens stabilitet, og skalér derefter op til pilot- eller industriel inline-forarbejdning ved hjælp af det samme ultralydsprocesprincip.
| Produktionsfase | Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|---|
| Laboratorieformulering | 1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
| Udvikling af opskrifter og produktion i små partier | 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| Pilotforsøg og håndværksmæssig produktion | 0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
| Industriel linjeproduktion | 10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
| Kontinuerlig produktion i store mængder | n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000hdT |
| Meget store produktionslinjer | n.a. | Større | klynge af UIP16000hdT |
Ofte stillede spørgsmål: Cannabinoid-nanoemulsioner i alkoholholdige drikkevarer
Hvorfor er cannabinoider svære at opløse i alkoholholdige drikkevarer?
Cannabinoider som CBD, THC, CBG og fuldspektrum-cannabisextrakter er hydrofobe, hvilket betyder, at de ikke opløses godt i vandbaserede drikkevarer. Ethanol med høj alkoholprocent kan opløse cannabinoider lettere, men de fleste forbrugerdrikke har et meget lavere alkoholindhold. I drikkevarer med lavt alkoholindhold, cocktails, seltzere og drikkevarer, der er klar til at drikke, skal cannabinoiderne emulgeres fint for at forblive jævnt fordelt og visuelt stabile.
Hvordan hjælper ultralyd med at opløse cannabinoider i drikkevarer?
Ultralydsprocessorer frembringer kraftige kavitationskræfter i væsker. Disse kræfter nedbryder de cannabinoidholdige oliefaser til meget små dråber og fordeler dem jævnt i drikkevarens matrix. Ved hjælp af et egnet emulgator af fødevarekvalitet kan ultralydsbaseret nanoemulgering frembringe klare eller fint dispergerede cannabinoidholdige drikkevarer med forbedret fysisk stabilitet.
Kan ultralydsemulgering anvendes til drikkevarer med CBD og THC?
Ja. Ultralydsemulgering kan anvendes til CBD-, THC-, CBG- og fuldspektrum-cannabisextrakter. Processen er velegnet til drikkevareproducenter, der udvikler cannabis-tilførte spiritus, RTD-cocktails, hard seltzers, bitter, aperitiffer, alkoholfrie cannabisdrikke og andre funktionelle drikkevareprodukter. Producenter skal sikre sig, at deres formulering, cannabinoidindhold, mærkning og salgskanaler overholder gældende lokale regler.
Hvad gør en cannabinoid-drik klar og stabil?
Klarhed og stabilitet afhænger af dråbestørrelse, valg af emulgator, cannabinoidkoncentration, alkoholindhold, sukkerindhold, pH-værdi, temperatur og opbevaringsforhold. Ultralydsbaseret nanoemulgering bidrager til at reducere dråbestørrelsen og forbedre fordelingen, hvilket kan mindske uklarhed, flødedannelse, bundfældning og faseadskillelse.
Hvilke emulgatorer kan anvendes til nanoemulsioner i drikkevarer med cannabinoider?
Formuleringer af drikkevarer med cannabinoider kræver normalt emulgatorer eller stabilisatorer af fødevarekvalitet, som er kompatible med drikkevarens matrix og de lovgivningsmæssige krav. Valget af den bedste emulgator afhænger af cannabinoidekstraktet, den ønskede smagsprofil, alkoholindholdet, mærkningskravene og målet for klarheden. Hielschers ultralydssystemer kan afprøves med forskellige emulgatorsystemer under udviklingen af formuleringerne.
Ændrer ultralydsbehandling smagen af cannabisdrikke?
Ultralydsbehandling forbedrer spredningen, men fjerner ikke automatisk den karakteristiske smag fra cannabisekstrakter. Smagskvaliteten afhænger af ekstraktet, terpenprofilen, emulgatoren, doseringen og drikkevarebasen. For THC- og fuldspektrumekstrakter kan det være nødvendigt at maskere smagen eller sammensætte smagene omhyggeligt.
Er ultralydsbaseret nanoemulgering egnet til industriel drikkevareproduktion?
Ja. Hielscher leverer ultralydssystemer fra laboratorieformat til pilot- og industriel inline-produktion. Drikkevareproducenter kan starte med små formuleringstests, optimere procesparametre og skalere den samme ultralydsproces op til kontinuerlig produktion ved hjælp af gennemstrømningsceller og industrielle ultralydsprocessorer.
Hvilke procesparametre bør drikkevareteknikere overvåge?
Vigtige parametre omfatter amplitude, ultralydseffekt, gennemstrømningshastighed, opholdstid, temperatur, tryk, emulgatorkoncentration, cannabinoidkoncentration og antal gennemløb. Med henblik på kvalitetskontrol bør drikkevareteknikere overvåge dråbestørrelse, turbiditet, fasestabilitet, cannabinoidfordeling, smag og holdbarhed.
Kan ultralydssystemer integreres i en eksisterende drikkevareproduktionslinje?
Ja. Industrielle ultralydsprocessorer kan konfigureres til inline-behandling og integreres med pumper, tanke, varmevekslere, gennemstrømningsceller og eksisterende udstyr til drikkevareproduktion. Inline-ultralydsbehandling er især velegnet til kontrolleret opskalering, reproducerbar kvalitet og kontinuerlig produktion.
Hvordan vælger jeg den rigtige Hielscher-ultralydsapparat til drikkevarer med cannabinoider?
Valget af det rette system afhænger af batchstørrelse, ønsket gennemstrømningshastighed, viskositet, alkoholindhold, den ønskede dråbestørrelse og produktionsplanen. Små ultralydsenheder er velegnede til formulering i laboratoriet og gennemførlighedstests, mens Hielschers industrielle systemer anvendes til pilotforsøg, håndværksproduktion og kontinuerlig inline-produktion.
Litteratur / Referencer
- 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, en kraftfuld industriel ultralydsmaskine på 4000 watt, til direkte produktion af cannabisdrikke med nano-tilførsel og nanoemulgering.
Højtydende ultralyd: Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra kompakte laboratorieultralydsenheder og bordmodeller til komplette industrielle ultralydssystemer.