Kannabinoidide lahustamine alkohoolsetes jookides ultraheli nanoemulgeerimise abil
Valmistage selged ja stabiilsed CBD-, THC-, CBG- ja täisspektriga kanepijoogid skaleeritava ultraheli nanoemulgeerimise abil. Kannabinoidid on õlis lahustuvad ühendid ning võivad põhjustada hägusust, rõngaste teket, settimist, ebameeldivat maitset ja ebaühtlast doseerimist, kui neid ei ole alkohoolsetes või vähese alkoholisisaldusega jooksüsteemides korralikult dispergeeritud. Hielscher Ultrasonicsi suure jõudlusega ultraheli emulgaatorid loovad peeneid kannabinoidide nanoemulsioone läbipaistva välimuse, pikaajalise füüsikalise stabiilsuse ja reprodutseeritava toimeaine jaotuse tagamiseks.
Reteptuuri väljatöötamisest pidevtööl põhineva in-line tootmiseni aitavad Hielscheri sonikaatorid joogitootjatel kontrollida tilkade suurust, emulgaatori kasutust, temperatuuri, viibeaega ja läbilaskevõimet. Kasutage Hielscheri ultraheli emulgeerimissüsteeme CBD-piiritusjookide, THC-ga rikastatud kokteilide, kanepiseltzerite, bitterite, aperitiivide, alkoholivabade kanepijookide ja funktsionaalsete jookide retseptuuride jaoks.
Valmistage nanoemulgeeritud jooke sonikaatoriga UP400St
Miks on kannabinoide jookidesse raske formuleerida
Kannabinoidid lahustuvad hästi väga kõrge alkoholisisaldusega piirituses. Kuid 190-proofi alkohol, mis sisaldab ligikaudu 92,4% etanooli massi järgi, ei sobi enamikule tarbijajookidele oma tugeva füsioloogilise toime, krõmpsu maitse ja piiratud formuleerimispaindlikkuse tõttu. Enamik kaubanduslikke kanepijooke, sealhulgas piiritusjoogid, RTD-kokteilid, seltzerid ja vähese alkoholisisaldusega (low-ABV) tooted, nõuavad madalamat alkoholisisaldust, meeldivat maitseprofiili ja stabiilset välimust.
Kanepiekstraktide, näiteks CBD, THC, CBG ning täisspektriga kanepi- või kanepiekstraktide formuleerimiseks jooketoodeteks tuleb kannabinoide sisaldav õlifaas peenestada väga väikesteks tilkadeks ja stabiliseerida sobiva toiduainetööstuses kasutatava emulgaatoriga. Ultraheli nanoemulgeerimine tekitab intensiivseid suuri nihkejõude, mis dispergeerivad õlifaasi alkohoolsesse või vesi-alkoholilisse joogimaatriksisse. Selle tulemusena saadakse selged või peendispersed kannabinoidijoogid, millel on parem stabiilsus, ühtlane toimeaine jaotus ja atraktiivne optiline välimus.
Ultraheli nanoemulgeerimine selgete CBD- ja THC-jookide jaoks
Hielscheri ultraheli protsessorid tekitavad vedelikes akustilist kavitatsiooni. Selle tulemusena tekkivad suur nihe, mikrovoolud ja rõhukõikumised lõhuvad kannabinoide sisaldavad õlifaasid nanosuurusega tilkadeks ja jaotavad need ühtlaselt kogu joogis. Sobiva toiduainetööstuses kasutatava emulgaatoriga koos aitab ultraheli luua läbipaistvaid või poolläbipaistvaid nanoemulsioone kanepiga rikastatud alkohoolsete ja alkoholivabade jookide jaoks.
Kanepiõli-vees nanoemulsiooni kitsas jaotuskõver, mis on valmistatud ultraheli homogenisaatoriga UP400St.
- Tõhus ja kiire suure nihkega homogeniseerimine
- Selge või läbipaistev joogi välimus
- Peen tilgasuurus parema dispersiooni stabiilsuse jaoks
- Reprodutseeritav toimeaine jaotus ühtlase doseerimise jaoks
- Sobib CBD, THC, CBG ja täisspektriga ekstraktidele
- Ühilduv erinevate toiduainetööstuses kasutatavate emulgaatorsüsteemidega
- Skaleeritav laboratoorsest retseptuurist tööstusliku in-line tootmiseni
- Lihtne kasutada ja täpne protsessi juhtimine
Protsessi töövoog joogitehnikutele
Järgmine töövoog aitab joogite T&A-meeskondadel ja tootmistehnikutel välja töötada stabiilseid kannabinoidijookide retseptuure ning viia need laborist üle in-line tootmisele.
| Protsessi etapp | Tehniku fookus | Eesmärk |
|---|---|---|
| 1. Joogimaatriksi määratlemine | ABV, pH, suhkrusisaldus, karboniseeritus, maitsesüsteem, säilitusained | Tuvastage ühilduvuspiirid enne kannabinoidide lisamist |
| 2. Kannabinoidifaasi ettevalmistamine | CBD, THC, CBG, täisspektriekstrakt, kandjaõli, terpeeniprofiil | Looge kontrollitud toimeainefaas täpseks doseerimiseks |
| 3. Emulgaatori valimine | Toiduainetööstuses kasutatav, puhta koostisega (clean-label), alkoholiga ühilduv, maitsenuutraalne | Stabiliseerige nanoemulsioon ja toetage joogi selgust |
| 4. Eelsegamine | Jämedispersne emulsioon, kontrollitud lisamisjärjekord, õhu sattumine välistatud | Valmistage koostis ette tõhusaks ultraheli töötluseks (sonikeerimiseks) |
| 5. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) | Amplituud, võimsussisend, vooluhulk, viibeaeg, temperatuur | Tilkade suuruse vähendamine ja kannabinoidifaasi homogeniseerimine |
| 6. Kvaliteedikontroll | Tilkade suurus, hägusus, toimeaine jaotus, faasistabiilsus | Kinnitage, et jook vastab spetsifikatsioonile |
| 7. Säilivusaja katsetamine | Kuumuse/külma tsüklid, valguse mõju, säilitusaeg, karboniseerituse stabiilsus | Kinnitage stabiilsus realistlikes turutingimustes |
| 8. Mastaabi suurendamine | Partiitöötlus, retsirkulatsioon või pidev in-line töötlus | Viige koostis üle kommertstootmisse |
Stabiilsete kannabinoidijookide peamised koostisparameetrid
Edukas kannabinoidijookide tootmine sõltub ekstrakti kvaliteedi, emulgaatori keemia, alkoholisisalduse ja ultraheli protsessiparameetrite koosmõjust. Retsepti väljatöötamise ajal peaksid joogitehnoloogid dokumenteerima järgmised muutujad:
- Tilkade suurus: Väiksemad tilgad toetavad selgust, füüsikalist stabiilsust ja kannabinoidide ühtlast jaotumist.
- Emulgaatori kontsentratsioon: Emulgaatori kogus peab olema piisav, et stabiliseerida õli-vee või õli-alkoholi piirpind, põhjustamata kõrvalmaitset või liigset vahutamist.
- Alkoholisisaldus: Kõrge alkoholisisaldusega etanool lahustab kannabinoide kergemini, samas kui väikese alkoholisisaldusega (low-ABV) joogid vajavad tavaliselt tugevamat emulgeerimist ja stabiliseerimist.
- Temperatuur: Ultraheli energiasisend võib vedeliku temperatuuri tõsta. Maitsetundlike koostiste puhul võib olla vajalik jahutamine või in-line soojusvahetus.
- Viibeaeg ja vooluhulk: In-line ultraheli töötlus (sonikeerimine) võimaldab täpselt kontrollida ruumalaühikule antavat energiasisendit.
- Läbimiskordade arv: Retsirkulatsioon või mitu läbimiskorda võib vajaduse korral tilkade suurust veelgi vähendada.
- Joogimaatriks: Suhkur, happed, karboniseeritus, värvained, maitseained ja säilitusained võivad mõjutada selgust ja emulsiooni pikaajalist stabiilsust.
Näpunäited kannabinoidijookide nanoemulsioonide parandamiseks
| Probleem | Tõenäoline põhjus | Soovitatav kohandus |
|---|---|---|
| Häguses või opalestseeruv | Liiga suured tilgad; sobimatu emulgaator; ülekoormatud õlifaas | Suurendage ultraheli intensiivsust, optimeerige emulgaatori suhet või vähendage kannabinoidide sisaldust |
| Rõnga teke | Õlifaas ei ole täielikult stabiliseeritud | Parandage emulgaatori valikut, tõstke eelsegamise kvaliteeti või rakendage täiendavat ultraheli töötluse (sonikeerimise) läbimiskorda |
| Settimine | Ekstrakti lisandid, vahad või ebastabiilne dispersioon | Kasutage puhtamat ekstrakti, parandage filtreerimist ja optimeerige ultraheli töötluse (sonikeerimise) tingimusi |
| Kibe või kanepist tugevalt maitsev | Ekstrakti profiil, terpeenide sisaldus või kõrge THC/täisspektri kontsentratsioon | Kasutage maitse varjamist, vähendage portsjoni doosi või valige puhtam ekstrakt |
| Vahutamine töötlemise ajal | Pindaktiivsete ainete süsteem, õhu sattumine või pumba töötingimused | Vähendage õhu kaasahaaramist, optimeerige läbivoolukambri täitmist ja kohandage pumba kiirust |
| Temperatuuri tõus | Suur energiasisend või ebapiisav jahutus | Kasutage in-line jahutust, lühendage retsirkulatsiooniaega või kontrollige viibeaega |
| Ebaühtlane toime tugevus | Halb segunemine, faaside lahutumine või ebapiisav proovivõtt | Kontrollige homogeensust, võtke proove paagi eri tasemetelt ja parandage in-line dispersiooni |
Nanolahustatud kannabinoidid parema dispersiooni ja biosaadavuse jaoks
Kannabinoidid on vees halvasti lahustuvad ja loomult hüdrofoobsed. Jookides tekitab see probleeme selguse, stabiilsuse ja ühtlase doseerimise osas. Nanoemulsioone, liposoome ja tahke-lipiidseid kandjaid kasutatakse farmaatsia-, toidulisandite- ja funktsionaalse toidu rakendustes dispersiooni parandamiseks ning lipofiilsete bioaktiivsete ühendite kättesaadavuse toetamiseks.
Ultraheli nanoemulgeerimine suurendab kannabinoide sisaldava faasi pindala, vähendades tilgad väga väikeseks. See parandab jaotumist joogimaatriksis ja võib toetada paremat lahustumiskäitumist tarbimise ajal. Joogitootjad peaksid biosaadavuse, toime algusaja ja doseerimisega seotud väiteid valideerima vastavalt oma sihtturgude kohaldatavatele analüütilistele ja regulatiivsetele nõuetele.
THC-ga rikastatud kangete alkoholijoogid ja kanepipõhised valmisjoogid (RTD)
THC-ga rikastatud jookide koostise väljatöötamine on eriti nõudlik. THC-l on intensiivne maitseprofiil ning paljud joogibrändid nõuvad stabiilse dispersiooni ja ühtlase doseerimise kõrval puhast ja pehmet maitset. Ultraheli nanoemulgeerimine aitab THC-d sisaldavaid ekstrakte dispergeerida piiritustesse, kokteilidesse, seltzeritesse, bitteritesse ja muudesse joogialustesse. Maitse kvaliteet sõltub siiski ka ekstrakti valikust, terpeeniprofiilist, emulgaatori valikust, annusest ja joogi maitsesüsteemist.
THC-, CBD- ja täisspektriga kanepijookide puhul peaksid tootjad kontrollima koostise, annustamise, märgistamise, pakendamise ja turustamise nõudeid asjakohases jurisdiktsioonis. Kanepi-, alkoholi- ja kombineeritud kanepi-alkoholitoodete regulatsioonid võivad turgude lõikes oluliselt erineda.
Joogirakendused
- CBD- ja THC-piiritused
- viina, viski, rummi ja džinni retseptuurid
- bitterid ja aperitiivid, näiteks amaro
- kasutusvalmid (RTD) kokteilid ja segujoogid
- kanged seltzerid ja alkohoolsed gaseeritud veed
- õllepõhised ja linnasepõhised joogid
- alkohoolsed limonaadid ja sooda-joogid
- puuviljamahlad, limonaadid ja alkoholivabad kanepijoogid
- funktsionaalsed joogid CBD, CBG või täisspektriga ekstraktidega
Ultraheli maitsestamine ja taimne infusioon
Ultraheli ekstraheerimist saab kasutada ka mittealkohoolsete ja alkohoolsete kanepiga rikastatud jookide valmistamiseks, millele on lisatud täiendavaid taimseid maitseaineid. Näiteks saab ultraheli töötlust (sonikeerimist) kasutada kanepijoogi infundeerimiseks ürtide, vürtside, tsitruseliste koorte, bitterite taimsete koostisosade või muude maitseainetega. See võib parandada meeleolulist profiili ja toetada eristuvate joogitoodete arendamist.
Ultraheli kõrge nihkejõuga protsessorid lahustamiseks ja emulgeerimiseks
Hielscher Ultrasonics pakub laia tootevalikut suure jõudlusega ultraheli seadmeid kanabinoidide nanoemulgeerimiseks alkohoolsetesse ja mittealkohoolsetesse jookidesse. Kanepiga rikastatud jooke, aperitiive, piiritusi ja kokteile saab koostada, segades fütokannabinoide, näiteks CBD-d, THC-d, CBG-d või täisspektriga kanepiekstrakte, joodavatesse vedelikesse.
Hielscheri tööstuslikud ultraheli protsessorid suudavad tagada väga suuri amplituude. Kuni 200µm amplituude saab pidevalt kasutada 24/7 tootmises. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid.
Milline Hielscheri ultraheli seade sobib teie joogiprotsessiks?
Sobiv ultraheli süsteem sõltub partii suurusest, soovitud vooluhulgast, viskoossusest, alkoholisisaldusest, nõutavast tilgasuurusest ja tootmisgraafikust. Alustage laborikatsetega, et kinnitada koostise stabiilsust, ning seejärel skaleerige pilootmahule või tööstuslikule inline-töötlusele, kasutades sama ultraheli protsessiprintsiipi.
| Tootmisetapp | Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|---|
| Laboratoorne koostise väljatöötamine | 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| Retsepti arendus ja väikesed partiid | 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Piloodikatsetused ja käsitöötootmine | 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| Tööstuslik inline-tootmine | 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| Suuremahuline pidevtootmine | n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000hdT |
| Väga suured tootmisliinid | n.a. | suurem | Klaster seadmetest UIP16000hdT |
KKK: kanabinoidide nanoemulsioonid alkohoolsetes jookides
Miks on kanabinoide alkohoolsetes jookides raske lahustada?
Kanabinoidid, näiteks CBD, THC, CBG ja täisspektriga kanepiekstraktid, on hüdrofoobsed, mis tähendab, et need ei lahustu hästi veepõhistes joogisüsteemides. Kõrge alkoholisisaldusega etanool võib kanabinoide lahustada kergemini, kuid enamikul tarbijajookidest on alkoholisisaldus palju madalam. Madala ABV-ga jookides, kokteilides, seltzerites ja kasutusvalmis jookides tuleb kanabinoidid peeneks emulgeerida, et need püsiksid ühtlaselt jaotunud ja visuaalselt stabiilsed.
Kuidas aitab ultraheli kanabinoide jookides lahustada?
Ultraheli protsessorid tekitavad vedelikes intensiivseid kavitatsioonijõude. Need jõud purustavad kannabinoide sisaldavad õlifaasid väga väikesteks tilkadeks ja jaotavad need ühtlaselt joogimaatriksis. Sobiva toidukvaliteediga emulgaatori korral võib ultraheli nanoemulgeerimine anda selgeid või peenelt dispergeeritud kannabinoidjooke, millel on parem füüsikaline stabiilsus.
Kas ultraheli emulgeerimist saab kasutada CBD- ja THC-jookide jaoks?
Jah. Ultraheli emulgeerimist saab kasutada CBD, THC, CBG ja täisspektriga kanepiekstraktide jaoks. Protsess sobib joogitootjatele, kes arendavad kannabisega rikastatud kangeid alkohoolseid jooke, RTD-kokteile, kõva seltzerit, bittereid, aperitiive, alkoholivabu kannabisejooke ja muid funktsionaalseid joogitooteid. Tootjad peavad kontrollima, et nende koostis, kannabinoidide sisaldus, märgistus ja müügikanalid vastavad kohaldatavatele kohalikele õigusaktidele.
Mis teeb kannabinoidjoogi selgeks ja stabiilseks?
Selgus ja stabiilsus sõltuvad tilga suurusest, emulgaatori valikust, kannabinoidide kontsentratsioonist, alkoholisisaldusest, suhkrusisaldusest, pH-st, temperatuurist ja säilitustingimustest. Ultraheli nanoemulgeerimine aitab vähendada tilga suurust ja parandada jaotumist, mis võib vähendada hägusust, kreemistumist, settimist ja faaside lahknemist.
Milliseid emulgaatoreid saab kasutada kannabinoidjookide nanoemulsioonide jaoks?
Kannabinoidjookide koostised vajavad tavaliselt toidukvaliteediga emulgaatoreid või stabilisaatoreid, mis sobivad joogimaatriksi ja regulatiivsete nõuetega. Parim emulgaator sõltub kannabinoidekstraktist, soovitud maitseprofiilist, alkoholisisaldusest, märgistusnõuetest ja selguse eesmärgist. Hielscheri ultraheli süsteeme saab koostise arendamise ajal katsetada erinevate emulgaatorsüsteemidega.
Kas ultraheli töötlus muudab kannabisejookide maitset?
Ultraheli töötlus parandab dispergeerumist, kuid see ei eemalda automaatselt kannabiseekstraktide iseloomulikku maitset. Maitsekvaliteet sõltub ekstraktist, terpeeniprofiilist, emulgaatorist, annusest ja joogialusest. THC ja täisspektriga ekstraktide puhul võib vaja minna maitse varjamist või hoolikat maitsete sobitamist.
Kas ultraheli nanoemulgeerimine sobib tööstuslikuks joogitootmiseks?
Jah. Hielscher pakub ultraheli süsteeme laboriskaalast pilootskaalani ja tööstusliku läbivoolutootmiseni. Joogitootjad võivad alustada väikeste koostisekatsetega, optimeerida protsessiparameetreid ja skaleerida sama ultraheli protsessi pidevtootmiseni läbivoolukambrite ja tööstuslike ultraheli protsessoritega.
Milliseid protsessiparameetreid peaksid joogitehnoloogid kontrollima?
Olulised parameetrid on amplituud, ultraheli võimsussisend, vooluhulk, viibeaeg, temperatuur, rõhk, emulgaatori kontsentratsioon, kannabinoidide kontsentratsioon ja läbimiste arv. Kvaliteedikontrolliks peaksid joogitehnoloogid jälgima tilga suurust, hägusust, faasistabiilsust, kannabinoidide jaotumist, maitset ja säilivusaja jooksul püsivust.
Kas ultraheli süsteeme saab integreerida olemasolevasse joogiliini?
Jah. Tööstuslikke ultraheli protsessoreid saab konfigureerida läbivoolutöötluseks ning integreerida pumpade, mahutite, soojusvahetite, läbivoolukambrite ja olemasolevate joogitootmisseadmetega. Läbivoolu ultraheli töötlus on eriti kasulik kontrollitud skaleerimiseks, reprodutseeritava kvaliteedi tagamiseks ja pidevtootmiseks.
Kuidas valida kannabinoidjookide jaoks sobiv Hielscheri ultrahelisonikaator?
Sobiv süsteem sõltub partii suurusest, sihtvooluhulgast, viskoossusest, alkoholisisaldusest, nõutavast tilga suurusest ja tootmisgraafikust. Väikesed ultrahelisonikaatorid sobivad laborikoostise ja teostatavuskatsete jaoks, tööstuslikke Hielscheri süsteeme kasutatakse aga pilootkatseteks, käsitööndustootmiseks ja pidevaks läbivoolutootmiseks.
Kirjandus / viited
- 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, võimas 4000-vatine tööstuslik sonikaator, nanoinfundeeritud ja nanoemulgeeritud kannabisejookide läbivoolutootmiseks.
Suure jõudlusega ultraheli: Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit kompaktsetest laboriultrahelihomogenisaatoritest ja lauaseadmetest kuni täismahus tööstuslike ultraheli süsteemideni.