Kannabinoidien liuottaminen alkoholijuomiin ultraäänin avulla tapahtuvalla nanoemulgoinnilla
Valmista kirkkaita ja vakaita CBD-, THC-, CBG- ja täysspektrisiä kannabiksen juomia skaalautuvalla ultraääninanoemulgoinnilla. Kannabinoidit ovat öljyliukoisia yhdisteitä, jotka voivat aiheuttaa sameutta, renkaita, saostumista, huonoa makua ja epätasaista annostelua, jos niitä ei ole dispergoitu asianmukaisesti alkoholipitoisiin tai vähäalkoholisiin juomajärjestelmiin. Hielscher Ultrasonics’ Tehokkaat ultraäänisekoittimet tuottavat hienojakoisia kannabinoidien nanoemulsioita, jotka ovat ulkonäöltään läpinäkyviä, fyysisesti pitkäaikaisesti stabiileja ja joissa vaikuttavien aineiden jakautuminen on toistettavissa.
Reseptien kehittämisestä jatkuvaan tuotantolinjaan – Hielscherin ultraäänilaitteet auttavat juomavalmistajia hallitsemaan pisaran kokoa, emulgointiaineiden käyttöä, lämpötilaa, viipymäaikaa ja tuotantokapasiteettia. Käytä Hielscherin ultraäänisulatusjärjestelmiä CBD-alkoholijuomien, THC-pitoisten cocktailien, kannabiksen sisältävien virvoitusjuomien, bitterien, aperitiivien, alkoholittomien kannabiksen sisältävien juomien ja funktionaalisten juomien valmistuksessa.
Valmistaa nanoemulgoituja juomia Sonicator UP400St -laitteella
Miksi kannabinoidien lisääminen juomiin on haastavaa
Kannabinoidit liukenevat hyvin erittäin vahvaan alkoholiin. 190-prosenttinen alkoholi, jonka etanolipitoisuus on painosta noin 92,4 %, ei kuitenkaan sovellu useimpiin kuluttajille tarkoitettuihin juomiin sen voimakkaan fysiologisen vaikutuksen, karhean maun ja rajoitetun valmistusjoustavuuden vuoksi. Useimmat kaupalliset kannabiksen sisältävät juomat, mukaan lukien väkevät alkoholijuomat, RTD-cocktailit, seltzerit ja matalan alkoholipitoisuuden tuotteet, vaativat alhaisempaa alkoholipitoisuutta, miellyttävää makuprofiilia ja vakaata ulkonäköä.
Jotta kannabisuutteita, kuten CBD:tä, THC:tä, CBG:tä ja täysspektrisiä hamppu- tai kannabisuutteita, voidaan lisätä juomatuotteisiin, kannabinoideja sisältävä öljyfaasi on hajotettava hyvin pieniksi pisaroiksi ja stabiloitava sopivalla elintarvikekäyttöön soveltuvalla emulgointiaineella. Ultraääninanoemulgointi luo voimakkaita leikkausvoimia, jotka dispergoivat öljyfaasin alkoholipitoiseen tai vesi-alkoholipitoiseen juomamatriisiin. Tämä tuottaa kirkkaita tai hienojakoisia kannabinoidijuomia, joilla on parempi stabiilisuus, tasainen vaikuttavien aineiden jakautuminen ja houkutteleva ulkonäkö.
Ultraäänin avulla tapahtuva nanoemulgointi kirkkaiden CBD- ja THC-juomien valmistukseen
Hielscherin ultraäänikäsittelylaitteet aiheuttavat nesteissä akustista kavitaatiota. Tästä johtuva voimakas leikkausvoima, mikrovirtaukset ja painevaihtelut hajottavat kannabinoideja sisältävät öljyfaasit nanokokoisiksi pisaroiksi ja jakavat ne tasaisesti juomaan. Yhdistettynä sopivaan elintarvikekäyttöön soveltuvaan emulgointiaineeseen ultraääni auttaa luomaan läpinäkyviä tai läpikuultavia nanoemulsioita kannabiksella rikastetuille alkoholipitoisille ja alkoholittomille juomille.
Kapea jakautumiskäyrä hamppuöljyn vedessä nanoemulsiosta, joka on valmistettu ultraäänilaitteella UP400St.
- Tehokas ja nopea suurleikkausvoimainen homogenointi
- Juoman ulkonäkö on kirkas tai läpinäkyvä
- Pienet pisarat parantavat dispersioiden stabiilisuutta
- Toistettava aktiivinen annostelu takaa tasaisen annostelun
- Sopii CBD-, THC-, CBG- ja täysspektriuutteille
- Yhteensopiva useiden elintarvikekäyttöön soveltuvien emulgointiainejärjestelmien kanssa
- Skaalattavissa laboratoriovaiheesta teolliseen sarjatuotantoon
- Helppo käyttö ja tarkka prosessinohjaus
Juomateknikoiden työnkulku
Seuraava työnkulku auttaa juomateollisuuden tutkimusta&D-tiimit ja tuotantoteknikot kehittävät vakaita kannabinoidijuomien koostumuksia ja siirtävät ne laboratoriosta sarjatuotantoon.
| Prosessin vaihe | Teknikon näkökulma | Tarkoitus |
|---|---|---|
| 1. Määritä juomamatriisi | alkoholipitoisuus, pH, sokeripitoisuus, hiilihappopitoisuus, makuaineet, säilöntäaineet | Selvitä yhteensopivuuden rajat ennen kannabinoidien lisäämistä |
| 2. Valmistele kannabinoidifaasi | CBD, THC, CBG, täysspektriuute, kantajaöljy, terpeeniprofiili | Luo hallittu aktiivivaihe tarkkaa annostelua varten |
| 3. Valitse emulgointiaine | Elintarvikekäyttöön sopiva, puhdas koostumus, alkoholinkestävä, maun kannalta neutraali | Vakauttaa nanoemulsiota ja parantaa juoman kirkkautta |
| 4. Esisekoitus | Karkea emulsio, hallittu lisäysjärjestys, ei ilman imeytymistä | Valmistele formulaatio tehokasta ultraäänikäsittelyä varten |
| 5. Sonicate | Aaltoväli, syöttöteho, virtausnopeus, viipymäaika, lämpötila | Pienennä pisaroiden kokoa ja homogenoida kannabinoidifaasi |
| 6. Laadunvalvonta | Pisaran koko, sameus, aktiivinen jakautuminen, faasistabiilisuus | Varmista, että juoma täyttää vaatimukset |
| 7. Säilyvyystestaus | Lämpö- ja kylmäjaksojen vaihtelu, valolle altistuminen, varastointiaika, hiilihappopitoisuuden pysyvyys | Varmista tuotteen säilyvyys realistisissa markkinaolosuhteissa |
| 8. Laajentaminen | Erä-, kierrätys- tai jatkuva linjakäyttö | Siirrä valmiste kaupalliseen tuotantoon |
Vakaiden kannabinoidijuomien keskeiset valmistusparametrit
Kannabinoidijuomien onnistunut valmistus riippuu uutteen laadun, emulgointiaineiden kemiallisten ominaisuuksien, alkoholipitoisuuden ja ultraääniprosessin parametrien yhteisvaikutuksesta. Reseptien kehittämisen aikana juomateknikoiden tulisi dokumentoida seuraavat muuttujat:
- Pisaran koko: Pienemmät pisarat edistävät kirkkautta, fysikaalista vakautta ja kannabinoidien tasaisempaa jakautumista.
- Emulgointiaineen pitoisuus: Emulgointiaineen määrän on oltava riittävä stabiloimaan öljyn ja veden tai öljyn ja alkoholin rajapinta ilman, että se aiheuttaa sivumakua tai liiallista vaahtoamista.
- Alkoholipitoisuus: Korkeapitoinen etanoli liuottaa kannabinoideja helpommin, kun taas matalan alkoholipitoisuuden juomat vaativat yleensä tehokkaampaa emulgointia ja stabilointia.
- Lämpötila: Ultraäänienergian syöttö voi nostaa nesteen lämpötilaa. Makuherkissä valmisteissa voi olla tarpeen käyttää jäähdytystä tai linjassa tapahtuvaa lämmönvaihtoa.
- Viipymäaika ja virtausnopeus: Inline-ultraäänikäsittely mahdollistaa tilavuuskohtaisen energian syötön tarkan hallinnan.
- Lippujen lukumäärä: Kierrätys tai useat kierrokset voivat tarvittaessa pienentää pisaroiden kokoa entisestään.
- Juomaluettelo: Sokeri, hapot, hiilihappo, väriaineet, aromit ja säilöntäaineet voivat vaikuttaa juoman kirkkauteen ja emulsion pitkäaikaiseen vakauteen.
Vinkkejä kannabinoidijuomien nanoemulsioiden parantamiseen
| Ongelma | Todennäköinen syy | Ehdotettu muutos |
|---|---|---|
| Sumu tai sameus | Pisarat liian suuria; emulgointiaine ei sovi; öljyfaasi ylikuormitettu | Lisää ultraäänitehoa, optimoi emulgointiaineen suhde tai vähennä kannabinoidipitoisuutta |
| Rengasmuodostus | Öljyfaasi ei ole täysin stabiloitunut | Paranna emulgointiaineen valintaa, paranna esisekoituksen laatua tai lisää yksi ultraäänikäsittelyvaihe |
| sedimentoituminen | Poista epäpuhtaudet, vahat tai epästabiili dispersio | Käytä puhtaampaa uutetta, paranna suodatusta ja optimoi ultraäänikäsittelyolosuhteet |
| Karvas tai voimakkaasti kannabiksen makuinen | Uutteen profiili, terpeenipitoisuus tai korkea THC-pitoisuus/täysspektrinen pitoisuus | Käytä makua peittävää menetelmää, pienennä annoskokoa tai valitse puhtaampi uute |
| Vaahdotus käsittelyn aikana | Pinta-aktiivisten aineiden järjestelmä, ilmanotto tai pumpun toimintaolosuhteet | Vähennä ilman sekoittumista, optimoi virtauskennon täyttö ja säädä pumpun kierrosnopeutta |
| Lämpötilan nousu | Suuri energiankulutus tai riittämätön jäähdytys | Käytä sisäistä jäähdytystä, lyhennä kierrätysaikaa tai säädä viipymäaikaa |
| Epätasainen teho | Huono sekoitus, faasierottelu tai puutteellinen näytteenotto | Varmista homogeenisuus, ota näytteitä eri säiliötasoilta ja paranna prosessin sisäistä sekoittumista |
Nanokokoisiksi liuotetut kannabinoidit parantavat leviämistä ja biologista hyötyosuutta
Kannabinoidit liukenevat huonosti veteen ja ovat luontaisesti hydrofobisia. Juomissa tämä aiheuttaa haasteita kirkkauden, vakauden ja tasaisen annostelun kannalta. Nanoemulsioita, liposomeja ja kiinteitä lipidikantajia käytetään lääke-, ravintolisä- ja funktionaalisten elintarvikkeiden sovelluksissa parantamaan dispersioita ja tukemaan lipofiilisten bioaktiivisten yhdisteiden hyötyosuutta.
Ultraäänin avulla tapahtuva nanoemulgointi lisää kannabinoideja sisältävän faasin pinta-alaa pienentämällä pisarat erittäin pieniksi. Tämä parantaa aineen jakautumista juomamatriisiin ja voi edistää liukenemista juomisen aikana. Juomavalmistajien tulisi varmistaa biologinen hyötyosuus sekä vaikutuksen alkamista ja annostusta koskevat väittämät kohdemarkkinoidensa sovellettavien analyyttisten ja sääntelyvaatimusten mukaisesti.
THC:tä sisältävät väkevät alkoholijuomat ja kannabiksen sisältävät RTD-juomat
THC:tä sisältävien juomien kehittäminen on erityisen vaativaa. THC:llä on voimakas makuprofiili, ja monet juomabrändit vaativat puhdasta, mietoa makua sekä vakaata dispersioita ja tasalaatuista annostelua. Ultraäänin avulla tapahtuva nanoemulgointi auttaa dispergoimaan THC:tä sisältäviä uutteita väkeviin alkoholijuomiin, cocktaileihin, seltzer-juomiin, bitter-juomiin ja muihin juomapohjiin. Makuun vaikuttavat kuitenkin myös uutteen valinta, terpeeniprofiili, emulgointiaineen valinta, annostus ja juoman makujärjestelmä.
THC-, CBD- ja täysspektrisiä kannabistuotteita sisältävien juomien valmistajien on tarkistettava kyseisen lainkäyttöalueen vaatimukset, jotka koskevat tuotteiden koostumusta, annostusta, pakkausmerkintöjä, pakkausta ja jakelua. Kannabista, alkoholia ja näiden yhdistelmätuotteita koskevat säännökset voivat vaihdella huomattavasti markkina-alueittain.
Juomasovellukset
- CBD- ja THC-pitoiset alkoholijuomat
- vodka-, viski-, rommi- ja gini-tuotteet
- katkerot ja aperitiivit, kuten amaro
- RTD-cocktailit ja sekoitusjuomat
- alkoholipitoiset virvoitusjuomat ja alkoholipitoiset kuohuviinit
- olut- ja mallasjuomat
- alkoholipitoiset limonadit ja virvoitusjuomat
- hedelmämehut, limonadit ja alkoholittomat kannabiksen sisältävät juomat
- terveysjuomat, joissa on CBD-, CBG- tai täysspektriuutteita
Ultraäänipohjainen makuaineiden lisääminen ja kasviuutteiden valmistus
Ultraääniuutosta voidaan soveltaa myös alkoholittomien ja alkoholipitoisten kannabiksen sisältävien juomien valmistukseen, joihin lisätään kasviperäisiä makuaineita. Esimerkiksi ultraäänikäsittelyä voidaan käyttää kannabiksen sisältävän juoman maustamiseen yrtteillä, mausteilla, sitrushedelmien kuorilla, katkerilla kasviperäisillä aineilla tai muilla makuaineilla. Tämä voi parantaa aistiprofiilia ja tukea erottuvien juomatuotteiden kehittämistä.
Ultraääni korkean leikkauksen prosessorit liuottamiseen ja emulgointiin
Hielscher Ultrasonics tarjoaa laajan valikoiman tehokkaita ultraäänilaitteita kannabinoidien nanoemulgointiin alkoholipitoisiin ja alkoholittomiin juomiin. Kannabiksella maustettuja juomia, aperitiiveja, väkeviä alkoholijuomia ja cocktaileja voidaan valmistaa sekoittamalla fytokannabinoideja, kuten CBD:tä, THC:tä, CBG:tä tai täysspektrisiä kannabisuutteita, juotaviin nesteisiin.
Hielscherin teolliset ultraäänikäsittelylaitteet pystyvät tuottamaan erittäin suuria amplitudia. Amplitudit jopa 200µLaitetta voidaan käyttää jatkuvasti ympäri vuorokauden. Vielä suurempia amplitudiarvoja varten on saatavilla räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Mikä Hielscher-ultraäänilaite sopii parhaiten juomien valmistusprosessiisi?
Oikean ultraäänijärjestelmän valinta riippuu erän koosta, tavoitellusta virtausnopeudesta, viskositeetista, alkoholipitoisuudesta, vaaditusta pisaran koosta ja tuotantoaikataulusta. Aloita laboratoriokokeilla, joilla varmistetaan koostumuksen stabiilius, ja siirry sitten pilottituotantoon tai teolliseen linjatuotantoon käyttäen samaa ultraääniprosessin toimintaperiaatetta.
| Tuotantovaihe | Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|---|
| Laboratoriokoostumus | 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| Reseptien kehittäminen ja pienet erät | 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| Kokeilut ja pienimuotoinen tuotanto | 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| Teollinen linjatuotanto | 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| Suurivolyyminen jatkuvatoiminen tuotanto | n.a. | 10-100L / min | UIP16000hdT |
| Erittäin suuret tuotantolinjat | n.a. | suurempi | klusteri UIP16000hdT |
Usein kysyttyjä kysymyksiä: Kannabinoidien nanoemulsiot alkoholijuomissa
Miksi kannabinoidit ovat vaikeasti liukoisia alkoholijuomiin?
Kannabinoidit, kuten CBD, THC, CBG ja täysspektriset kannabisuutteet, ovat hydrofobisia, mikä tarkoittaa, että ne eivät liukene hyvin vesipohjaisiin juomajärjestelmiin. Vahva etanoli liuottaa kannabinoideja helpommin, mutta useimpien kuluttajille tarkoitettujen juomien alkoholipitoisuus on paljon alhaisempi. Matalan alkoholipitoisuuden juomissa, cocktaileissa, seltzer-juomissa ja valmiissa juomissa kannabinoidit on emulgoitava hienoksi, jotta ne jakautuvat tasaisesti ja pysyvät visuaalisesti stabiileina.
Miten ultraääni auttaa liuottamaan kannabinoideja juomiin?
Ultraäänikäsittelylaitteet tuottavat nesteissä voimakkaita kavitaatiovoimia. Nämä voimat hajottavat kannabinoideja sisältävät öljyfaasit hyvin pieniksi pisaroiksi ja jakavat ne tasaisesti juomamatriisiin. Sopivan elintarvikekäyttöön soveltuvan emulgointiaineen avulla ultraääninanoemulgoinnilla voidaan valmistaa kirkkaita tai hienojakoisia kannabinoidijuomia, joiden fysikaalinen stabiilisuus on parantunut.
Voidaanko ultraääniemulgointia käyttää CBD- ja THC-juomien valmistuksessa?
Kyllä. Ultraääniemulgointia voidaan käyttää CBD-, THC-, CBG- ja täysspektrisissä kannabisuutteissa. Prosessi sopii juomavalmistajille, jotka kehittävät kannabiksella maustettuja väkeviä alkoholijuomia, RTD-cocktaileja, hard seltzereitä, bitter-juomia, aperitiiveja, alkoholittomia kannabisjuomia ja muita funktionaalisia juomatuotteita. Tuottajien on varmistettava, että niiden koostumus, kannabinoidipitoisuus, pakkausmerkinnät ja myyntikanavat ovat sovellettavien paikallisten määräysten mukaisia.
Mikä tekee kannabinoidijuomasta kirkkaan ja stabiilin?
Selkeys ja stabiilius riippuvat pisaran koosta, emulgointiaineen valinnasta, kannabinoidipitoisuudesta, alkoholipitoisuudesta, sokeripitoisuudesta, pH-arvosta, lämpötilasta ja säilytysolosuhteista. Ultraääninen nanoemulgointi auttaa pienentämään pisaran kokoa ja parantamaan jakautumista, mikä voi vähentää sameutta, kerroksittumista, saostumista ja faasierottumista.
Mitä emulgointiaineita voidaan käyttää kannabinoidijuomien nanoemulsioissa?
Kannabinoidijuomien koostumuksissa tarvitaan yleensä elintarvikekäyttöön soveltuvia emulgointiaineita tai stabilointiaineita, jotka sopivat yhteen juomamatriisin kanssa ja täyttävät viranomaismääräykset. Sopivin emulgointiaine riippuu kannabinoidiuutteesta, halutusta makuprofiilista, alkoholipitoisuudesta, pakkausmerkintävaatimuksista ja kirkkaustavoitteesta. Hielscherin ultraäänijärjestelmiä voidaan testata eri emulgointiainejärjestelmien kanssa tuotekehityksen aikana.
Muuttaako ultraäänikäsittely kannabiksen sisältävien juomien makua?
Ultraäänikäsittely parantaa dispersiokykyä, mutta se ei poista automaattisesti kannabisuutteiden ominaista makua. Maku riippuu uutteesta, terpeeniprofiilista, emulgointiaineesta, annostuksesta ja juomapohjasta. THC- ja täysspektriuutteiden kohdalla makua saattaa olla tarpeen peittää tai yhdistää huolellisesti muihin makuihin.
Soveltuuko ultraääninanoemulgointi teolliseen juomatuotantoon?
Kyllä. Hielscher toimittaa ultraäänijärjestelmiä laboratoriomittakaavasta pilottituotantoon ja teolliseen linjatuotantoon. Juomavalmistajat voivat aloittaa pienimuotoisilla koekokeilla, optimoida prosessiparametrit ja laajentaa saman ultraääniprosessin jatkuvaan tuotantoon virtauskammioiden ja teollisten ultraääniprosessoreiden avulla.
Mitä prosessiparametreja juomateollisuuden teknikoiden tulisi valvoa?
Tärkeimpiä parametreja ovat amplitudi, ultraäänitehon syöttö, virtausnopeus, viipymäaika, lämpötila, paine, emulgointiaineen pitoisuus, kannabinoidipitoisuus ja kierrosten lukumäärä. Laadunvalvonnan osalta juomateknikoiden tulisi seurata pisaran kokoa, sameutta, faasistabiilisuutta, kannabinoidien jakautumista, makua ja säilyvyyttä.
Voidaanko ultraäänijärjestelmiä integroida olemassa olevaan juomatuotantolinjaan?
Kyllä. Teolliset ultraäänikäsittelylaitteet voidaan konfiguroida linjakäsittelyyn ja integroida pumppuihin, säiliöihin, lämmönvaihtimiin, virtauskammioihin sekä olemassa oleviin juomatuotantolaitteisiin. Linjakäsittely on erityisen hyödyllistä hallitun tuotannon laajentamisen, toistettavan laadun ja jatkuvan tuotannon kannalta.
Miten valitsen oikean Hielscher-ultraäänilaitteen kannabinoidijuomien valmistukseen?
Oikean järjestelmän valinta riippuu erän koosta, tavoitellusta virtausnopeudesta, viskositeetista, alkoholipitoisuudesta, vaaditusta pisaran koosta ja tuotantoaikataulusta. Pienet ultraäänilaitteet sopivat laboratoriokäyttöön ja toteutettavuustesteihin, kun taas Hielscherin teollisuusjärjestelmiä käytetään pilottikokeisiin, pienimuotoiseen tuotantoon ja jatkuvaan linjatuotantoon.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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, tehokas 4000 watin tehoinen teollisuuskäyttöön tarkoitettu ultraäänilaite, nanopartikkeleilla rikastettujen ja nanoemulgoitujen kannabiksen sisältävien juomien tuotantoon.
Tehokkaat ultraäänilaitteet: Hielscherin tuotevalikoima kattaa koko kirjon kompakteista laboratoriokäyttöisistä ultraäänilaitteista ja pöytämallisista laitteista aina täysimittaisiin teollisiin ultraäänijärjestelmiin.


