Cannabisöl / CBD Nanoemulsionen mittels Ultraschall
Die Herstellung klarer, durchsichtiger Cannabis-Nanoemulsionen ist eine echte Herausforderung. Ultraschallemulgatoren sind eine hocheffiziente Technik zur Herstellung klarer, langzeitstabiler Nanoemulsionen, die Cannabinoide einkapseln. Mit Ultraschall nanoemulgiertes CBD, CBG oder THC haben eine deutlich höhere Bioverfügbarkeit.
So stellen Sie CBD-Nano-Emulsionen mit Ultraschallstab her!
Die Ultraschallkavitation ist eine sehr effektive Emulgiermethode zur Herstellung hochwertiger Emulsionen im Nanobereich. Die Beschallung von Emulsionen mit Trübungen (Mikroemulsionen, ca. 150 bis 100nm) macht sie transparent oder klar und transparent, da sie die CBD-Tropfengröße auf winzige Tröpfchen im Bereich von ca. 10nm reduziert. Dadurch wird die Emulsionsstabilität deutlich erhöht. Ultraschallproduzierte Emulsionen sind oft ohne Zusatz eines Emulgators oder Tensids selbststabil.
Bei Cannabisöl verbessert die Nanoemulgierung die Absorption und Bioverfügbarkeit der Cannabinoide, wodurch bei oraler Verabreichung eine deutlich verbesserte Wirksamkeit erzielt wird. Daher ermöglichen Nanoemulsionen im Vergleich zu herkömmlichen CBD-Formulierungen eine geringere Dosierung des Cannabisprodukts und erzielen die gleiche Wirkung.
Cannabisöl-Emulsionen sind Suspensionen von Cannabinoiden in Mikron- oder Nanogröße für Cannabis-, Hanf-, THC- oder CBD-basierte Produkte wie Tinkturen, Kapseln, Lotionen und E-Zigaretten-Vape-Patronen. Cannabinoide wie THC, CBD etc. sind lipophil (= hydrophob). Daher benötigen sie eine intensive Scherung, um das Cannabinoid in wässrigen Formulierungen zu dispergieren. Cannabinoide sind nicht wasserlöslich, zeigen aber eine gute Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln wie Ölen und Fetten. Es bedarf einer geeigneten Emulgiertechnik, um die Unmischbarkeit von Cannabinoiden in Wasser zu überwinden. Die intensive Ultraschallkavitation ist eine bekannte und bewährte Technik zur Herstellung feiner, stabiler Emulsionen (o/w, w/o, w/o, w/o/w, o/w/o, Mikro- und Nanoemulsionen).
Mit Ultraschall-Nanoemulgatoren lassen sich klare und stabile Cannabis-Nanoemulsionen herstellen. Das Bild zeigt das Ultraschallgerät UP400ST (400W)
Öl: Pflanzliche Öle wie Olivenöl, Kokosöl oder MCT-Öl unterstützen die Aufnahme der Wirkstoffe von Cannabis in das Verdauungssystem. Cannabinoide wie CBD und THC können ohne Öl oder Fett kaum aufgenommen werden. Um eine optimale Absorption zu erreichen, werden Cannabisextrakte meist zu Öl emulgiert und anschließend zu einer Emulsion weiterverarbeitet.
Emulgator: Lecithin, das in Pulver-, Granulat- und Flüssigform erhältlich ist, ist ein Emulgator, der für Lebensmittel und Medizinprodukte geeignet ist. Für Cannabisöl-Emulsionen ist Lecithin einer der häufigsten Emulgatoren. Andere Emulgatoren, die gute Effekte erzielen, sind gummiarabische oder stärkebasierte Emulgatoren.
Die Herstellung einer Cannabis-Emulsion mit Ultraschall
Um stabile CBD-Nanoemulsionen herzustellen, eignet sich eine Mischung aus Polysorbat 80 und Lecithin sehr gut. Es besteht keine Notwendigkeit, überteuerte Vormischungen zu kaufen, da beide Zusatzstoffe leicht und günstig in Lebensmittelqualität erhältlich sind.
- Polysorbat 80auch bekannt als Alkest TW 80, Scattics, Canarcel, Poegasorb 80, Montanox 80, Tween 80.
- Lecitin: Lipoid ist ein Hersteller von hochwertigem Lecithin.
Rezepturen für die Formulierung von CBD-Nanoemulsionen
Für 2wt% CDB Nanoemulsion (Öl in Wasser) verwenden: 2 Gew.-% CBD-Öl, 2 Gew.-% Polysorbat 80, 1 Gew.-% Lecithin, 95 Gew.-% Wasser
Für 5wt% CDB Nanoemulsion (Öl in Wasser) verwenden: 5 Gew.-% CBD-Öl, 3,3 Gew.-% Polysorbat 80, 1,7 Gew.-% Lecithin, 90 Gew.-% Wasser
Empfohlener Ultraschall-Energieeintrag: ca. 300 bis 400Ws/g Beschallungsenergie bei Amplituden von 40 bis 70 Mikron. Die Ultraschallgeräte UP200Ht oder UP400St sind geeignete Emulgiergeräte für bis zu 5L pro Charge.
Schritt-für-Schritt-Anleitungs zur Herstellung einer CBD-Nanoemulsion mit Ultraschall:
- Öl-Mischung: Für die Zubereitung ca. 10mL Cannabisöl (z.B. CBD-Öl, Haschischöl BHO) mit 40mL Olivenöl vormischen!
- Öl-in-Wasser-Nanoemulsion: Um die Cannabisöl-Nanoemulsion herzustellen, nehmen Sie ein Becherglas mit ca. 100ml Wasser. Als Emulgator geben Sie ca. 10-15 Gramm flüssiges Sojalecithin hinzu. Das Wasser sollte Zimmertemperatur haben. Stellen Sie das Wasserbecherglas in ein Wasserbad, um die Temperatur während der Beschallung zu kontrollieren. Tauchen Sie die Sonotrode der UP400St in das Becherglas mit Wasser ein. Stellen Sie für die Beschallung eine Amplitude von 50 % ein. Gießen Sie das Cannabisöl/Olivenöl-Gemisch langsam in die 100 ml Wasser mit Raumtemperatur und beschallen Sie das Wasser, um eine Nanoemulsion zu bilden. Um eine bessere Emulsion zu erhalten, geben Sie die Ölvormischung mit einer Pipette oder Spritze direkt unter die Sonotrode in das Wasser.
Bei größeren Versuchsaufbauten mit einer Durchflusszelle wird der Hielscher MultiPhaseCavitator InsertMPC48 verwendet, um das CBD-Öl direkt in den Bereich der Ultraschallkavitation unter der Ultraschallsonotrode zu injizieren. Der MultiPhaseCavitator InsertMPC48 wird für die Inline-Ultraschallherstellung von Nanoemulsionen verwendet und gewährleistet die gleichmäßige Nanoemulgierung von CBD-Öl in Wassergemischen.
Die Rolle von Trägerölen für Ultraschall-Nanoemulsionen
Trägeröle sind ein wichtiger Bestandteil für die Herstellung von CBD-Nanoemulsionen mit Ultraschall.
Um eine stabile Nanoemulsion herzustellen, muss das CBD-Öl gleichmäßig in der wässrigen Phase verteilt werden. An dieser Stelle kommen Trägeröle ins Spiel. Trägeröle sind in der Regel leichtere, weniger viskose Öle, die besser mit Wasser mischbar sind als CBD-Öl. Sie werden verwendet, um das CBD-Öl zu verdünnen und es leichter in der wässrigen Phase zu dispergieren.
Zudem haben Trägeröle auch Einfluss auf die Stabilität der Nanoemulsion. Die Art des verwendeten Trägeröls kann die Tröpfchengröße und die Stabilität der Nanoemulsion beeinflussen. So können bestimmte Öle kleine Tröpfchen besser stabilisieren, während andere die Koaleszenz der Tröpfchen über einen längeren Zeitraum besser verhindern.
Zusätzlich zu ihrer funktionellen Rolle können Trägeröle auch die sensorischen Eigenschaften des Endprodukts beeinflussen. Sie können die Textur, die Farbe und das Aroma der Nanoemulsion beeinflussen.
Insgesamt sind Trägeröle ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von CBD-Nanoemulsionen mit Ultraschall. Sie helfen, das CBD-Öl in der wässrigen Phase zu dispergieren, stabilisieren die Nanoemulsion und können die sensorischen Eigenschaften des Endprodukts beeinflussen.
Gute Trägeröle für CBD-Nanoemulsionen mit Ultraschall
In unserem obigen Beispiel verwenden wir Olivenöl als Trägeröl für die im Ultraschallverfahren hergestellte Cannabisöl-Nanoemulsion. Neben Olivenöl gibt es mehrere andere Optionen, die ebenfalls häufig als Trägeröl verwendet werden. Welches Trägeröl für CBD-Nanoemulsionen am besten geeignet ist, hängt von einigen Faktoren ab, wie der gewünschten Tröpfchengröße, der Stabilität und den sensorischen Eigenschaften des Endprodukts. Unten stehend finden Sie einige gängige Trägeröle, die für CBD-Nanoemulsionen verwendet werden, sowie deren wichtigste Eigenschaften:
- MCT-Öl (mittelkettige Triglyceride): MCT-Öl ist ein leichtes, farbloses und geschmackloses Öl, das aus Kokosnussöl gewonnen wird. Es ist eine beliebte Wahl für CBD-Nanoemulsionen, da es sehr stabil ist, eine lange Haltbarkeit hat und zur Herstellung kleiner Tröpfchen beitragen kann.
- Sonnenblumenöl: Sonnenblumenöl ist ein geschmacksneutrales Öl, das reich an ungesättigten Fettsäuren ist. Es ist eine gute Wahl für CBD-Nanoemulsionen, da es zur Herstellung kleiner Tröpfchen beitragen kann und eine hohe oxidative Stabilität aufweist.
- Hanfsamenöl: Hanfsamenöl ist ein beliebtes Trägeröl für CBD-Produkte, da es reich an Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren ist. Es kann als Trägeröl für CBD-Nanoemulsionen verwendet werden, aber es ist möglicherweise nicht so stabil wie andere Öle und neigt dazu, größere Tröpfchen zu produzieren.
- Traubenkernöl: Traubenkernöl ist ein leichtes, geschmacksneutrales Öl, das reich an ungesättigten Fettsäuren ist. Es ist eine gute Wahl für CBD-Nanoemulsionen, da es zur Herstellung kleiner Tröpfchen beitragen kann und eine hohe oxidative Stabilität aufweist.
Letztendlich hängt die Wahl des Trägeröls von den spezifischen Anforderungen an die Nanoemulsion und den gewünschten sensorischen Eigenschaften ab. Wichtig ist, dass auch die Wahl des Emulgators und die Verarbeitungsbedingungen (z.B. der Energieeintrag bei der Ultraschallbehandlung) einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der endgültigen Nanoemulsion haben können.
Enge Verteilungskurve der Hanföl-in-Wasser-Nanoemulsion, hergestellt mit dem Ultraschallgerät UP400St.
Die Ultraschall-Nanoemulgierung wird zur Herstellung stabiler CBD-Nanoemulsionen mit hoher Bioverfügbarkeit eingesetzt.
Cannabisöl-Emulsion mit Olivenöl als Trägeröl.
Liposomale Emulsionen von CBD
Die Ultraschalluntersuchung ist die bevorzugte Methode zur Herstellung von liposomalen CDB oder liposomalen THC als pharmazeutische und kosmetische Vesikel. Liposomen sind lipidbasierte Nanocarrier für aktive Wirkstoffkomponenten, die die Bioverfügbarkeit und therapeutische Wirkung der Wirkstoffe wie CBD oder THC verbessern. Da Cannabinoide wirklich empfindliche Moleküle sind, neigen sie sowohl zum Abbau durch Oxidation als auch zum Abbau durch verschiedene Enzyme. Die Nanokapselung von CBD oder THC in Liposomen, verhindert den Abbau der Cannabinoide. Die Ultraschallbehandlung kann die Cannabinoide effektiv in Liposomen einkapseln.
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THC/CBD Nanoemulsionsstabilität
Um langzeitstabile Öl-in-Wasser (o/w)-Nanoemulsionen herzustellen, ist es notwendig, ein geeignetes Tensid zu verwenden oder Liposomen zu bilden, die die lipophilen bioaktiven Verbindungen in ein Trägeröl einkapseln. Bei Cannabisöl sollte das Trägeröl eine Lebensmittelqualität aufweisen und das Aussehen, den Geschmack und die Stabilität des Endprodukts nicht beeinträchtigen. Kokosöl (MCT) und Olivenöl sind gute Trägeröle für Cannabinoide. Trägeröle sind ein sehr wichtiger Faktor für die Bildung einer physikalisch-chemisch stabilen Emulsion, da sie dazu beitragen können, die Emulsion gegen die Ostwaldreifung zu schützen. Die Ostwald-Reifung ist die treibende Kraft, die eine Emulsion durch Tröpfchenvergröberung destabilisiert. Langkettige Triglycerid-Nanoemulsionen sind langzeitstabil gegen die Ostwald-Reifung. Olivenöl und Kokosöl enthalten langkettige Triglyceride, so dass sowohl Olivenöl als auch Kokosöl ein geeignetes Trägeröl für THC oder CBD sind.
Ultraschallgerät zur Nanoemulsifikation
CBD-Nanoemulsion können Sie schnell und zuverlässig mit Ultraschall herstellen. Hielscher Ultraschall-Homogenisatoren sind leistungsstarke Emulgierer zur Herstellung stabiler CBD-Nanoemulsionen mit gleichmäßiger nano-skaliger Tropfengröße. Die Ultraschallproduktion von Cannabisöl-Emulsionen (o/w) ist ein einfaches und schnelles Verfahren, das durch optimale Ergebnisse überzeugt.
Hielscher Ultrasonics ist der führende Anbieter für leistungsstarke und zuverlässige Ultraschallsysteme. Er deckt das gesamte Spektrum von Labor- und Tischgeräten bis hin zu kompletten Industriemaschinen für die Verarbeitung großer Mengen unter anspruchsvollen Bedingungen ab. Häufige Anwendungen für Ultraschallmaschinen von Hielscher sind die Emulgierung, Homogenisierung und Extraktion für Lebensmittel und Getränke sowie in der Pharma- oder Kosmetikindustrie.
| Emulsions-Chargenvolumen | Emulsionsdurchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5 ml | n.a. | VialTweeter |
| 1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
Ultraschall-Extraktion
Die Ultraschall-Extraktion ist bekannt und ein langjährig etablierter Prozess, um wertvolle Verbindungen aus Pflanzen zu extrahieren. Daher ist die Beschallung (Sonifikation) die ideale Technik zur Herstellung hochwertiger CBD-Öle. Durch präzise steuerbare Ultraschallkavitation werden Pflanzenzellen perforiert und aufgeschlossen und das Lösungsmittel in die Zelle gedrückt, wo es intrazelluläre Verbindungen wie Cannabinoide, Terpene, Flavonoide etc. aufnimmt.
Lesen Sie mehr über die Cannabis-Extraktion!
Wissenswertes
THC- und CBD-Nanoemulsionen
Nanoemulsionen werden auch als Miniemulsion oder Submikronemulsion bezeichnet. Nanoemulsionen sind Emulsionen mit einer Tropfengröße zwischen 20 und 500 nm. Eine Nanoemulsion ist ein thermodynamisch stabiles isotropes System, das aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten (z.B. Öl und Wasser) besteht. Eine der beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten wird in der zweiten Phase sehr fein verteilt, um eine einzige Phase zu bilden. Die Zugabe von Emulgatoren, z.B. Tenside und Co-Tenside, stabilisiert die Emulsionen, indem sie das Zusammenwachsen der Tröpfchen verhindert. Die Größe und Form der in der kontinuierlichen Phase dispergierten Partikel/Tropfen definiert den Hauptunterschied zwischen einer Emulsion und einer Nanoemulsion. Die Ostwald-Reifung ist der wichtigste Destabilisierungsmechanismus in THC- oder CBD-Nanoemulsionen. Die Ostwald-Reifung ist ein Diffusionsabbauprozess, d.h. eine inhomogene Struktur wie eine Emulsion verändert sich mit der Zeit. Die Emulsionströpfchen nehmen mit der Zeit zu, da sich die kleineren Tröpfchen auflösen und ihr Material wieder auf die größeren Tropfen abscheiden. Die Art des Öls hat einen großen Einfluss auf die Intensität und Geschwindigkeit der Ostwald-Reifung. Das bedeutet, dass die Wahl eines geeigneten Öls bzw. Trägeröls die Emulsionsstabilität erheblich beeinflussen kann. Nanoemulsionen zeigen eine verbesserte Bioverfügbarkeit und Wirkstoffabgabe (z.B. bei Medikamenten).
Butan-Haschischöl (BHO)
Haschischöl wird durch Lösungsmittelextraktion, z.B. Ultraschallextraktion oder ultraschallunterstützte überkritische C02-Extraktion, hergestellt. Für die Herstellung von Haschischöl, vorzugsweise trocken, wird decarboxyliertes Pflanzenmaterial verwendet. Folgende Flüssigkeiten sind häufig verwendete Lösungsmittel für die Haschölgewinnung: Ethanol, Chloroform, Dichlormethan, Petrolether, Naphtha, Benzol, Butan, Methanol, Isopropanol und Olivenöl. Nichtpolare Lösungsmittel wie Benzol, Chloroform und Petrolether können die wasserlöslichen Bestandteile von Marihuana oder Haschisch nicht extrahieren. Dies hilft, ein stärkeres Haschischöl zu erhalten. Die Extraktion von Cannabisextrakten mit unpolaren Lösungsmitteln ergibt ein besseres Geschmacksprodukt als die Extraktion mit polaren Lösungsmitteln. Das Waschen von Extrakten mit Alkali kann den Geruch und Geschmack des Haschischöls verbessern.
Bewahren Sie Haschischöl in einem luftdichten Behälter auf und schützen sie es vor Lichteinwirkung. Durch die Einwirkung von Luft, Wärme und Licht verliert das Öl durch das Altern seinen Geschmack und seine Psychoaktivität. Die Zugabe von Antioxidantien zur Haschischöl-Formulierung kann diesen negativen Effekt reduzieren.
Über Cannabinoide
Es gibt mindestens 113 verschiedene identifizierte Cannabinoide in Cannabis. Cannabinoide sind aktive phytochemische Substanzen mit psychoaktiver und/oder medizinischer Wirkung. THC oder Tetrahydrocannabinol ist die wichtigste psychoaktive Verbindung in Cannabis. CBD oder Cannabidiol ist ein weiterer wichtiger Inhaltsstoff mit therapeutischer Wirkung. Cannabinoide sind lipophile und teilweise säure-empfindliche Verbindungen. Cannabinoide sind unlöslich in Wasser, aber sie sind in unpolaren Lösungsmitteln (z.B. Fett und Öl) sehr gut löslich. Um die orale Aufnahme und Bioverfügbarkeit von Cannabinoiden zu verbessern, werden Cannabisextrakte in Trägeröle eingemischt und anschließend zu Nanoemulsionen verarbeitet.