Dissolution des cannabinoïdes dans les boissons alcoolisées par nanoémulsification par ultrasons
Produisez des boissons au cannabis limpides et stables au CBD, au THC, au CBG et à spectre complet grâce à une nano-émulsification par ultrasons évolutive. Les cannabinoïdes sont des composés liposolubles et peuvent provoquer un trouble, la formation d’anneaux, une sédimentation, un mauvais goût et un dosage irrégulier lorsqu’ils ne sont pas correctement dispersés dans les systèmes de boissons alcoolisées ou faiblement alcoolisées. Les émulsifieurs à ultrasons haute performance de Hielscher Ultrasonics créent de fines nanoémulsions de cannabinoïdes pour un aspect transparent, une stabilité physique à long terme et une répartition reproductible des actifs.
Du développement de recettes à la production continue en ligne, les sonicateurs Hielscher aident les fabricants de boissons à maîtriser la taille des gouttelettes, l’utilisation d’émulsifiant, la température, le temps de séjour et le débit. Utilisez les systèmes d’émulsification à ultrasons Hielscher pour les spiritueux au CBD, les cocktails infusés au THC, les seltzers au cannabis, les bitters, les apéritifs, les boissons au cannabis sans alcool et les formulations de boissons fonctionnelles.
Produisez des boissons nano-émulsifiées avec le sonicateur UP400St
Pourquoi les cannabinoïdes sont difficiles à formuler dans les boissons
Les cannabinoïdes se dissolvent bien dans l’alcool à très haut degré. Cependant, l’alcool à 190 proof, contenant environ 92,4% d’éthanol en poids, ne convient pas à la plupart des boissons grand public en raison de son fort effet physiologique, de son goût âpre et de sa flexibilité de formulation limitée. La plupart des boissons commerciales au cannabis, y compris les spiritueux, les cocktails RTD, les seltzers et les produits à faible teneur en alcool, exigent des taux d’alcool plus faibles, un profil aromatique agréable et un aspect stable.
Pour formuler des extraits de cannabis tels que le CBD, le THC, le CBG et des extraits de chanvre ou de cannabis à spectre complet dans des boissons, la phase huileuse contenant les cannabinoïdes doit être réduite en très petites gouttelettes et stabilisée à l’aide d’un émulsifiant de qualité alimentaire compatible. La nanoémulsification par ultrasons génère d’intenses forces de cisaillement élevé qui dispersent la phase huileuse dans la matrice de la boisson alcoolisée ou hydroalcoolique. On obtient ainsi des boissons aux cannabinoïdes limpides ou finement dispersées, offrant une meilleure stabilité, une répartition homogène des actifs et un aspect optique attrayant.
Nanoémulsification par ultrasons pour des boissons au CBD et au THC limpides
Les processeurs à ultrasons Hielscher génèrent une cavitation acoustique dans les liquides. Le cisaillement élevé, le microstreaming et les fluctuations de pression qui en résultent fragmentent les phases huileuses contenant des cannabinoïdes en gouttelettes de taille nanométrique et les répartissent uniformément dans toute la boisson. Associés à un émulsifiant de qualité alimentaire adapté, les ultrasons contribuent à créer des nanoémulsions transparentes ou translucides pour les boissons alcoolisées et non alcoolisées infusées au cannabis.
Courbe de distribution étroite d’une nanoémulsion huile de chanvre dans l’eau préparée avec l’ultrasonicateur UP400St.
- Homogénéisation à cisaillement élevé efficace et rapide
- Aspect de boisson limpide ou transparent
- Fine taille de gouttelettes pour une meilleure stabilité de la dispersion
- Répartition reproductible des actifs pour un dosage constant
- Convient aux extraits de CBD, de THC, de CBG et à spectre complet
- Compatible avec divers systèmes d’émulsifiants de qualité alimentaire
- Évolutif, de la formulation en laboratoire à la production industrielle en ligne
- Utilisation simple avec un contrôle précis du procédé
Déroulement du procédé pour les techniciens en boissons
Le déroulement suivant aide les équipes R&D boissons et les techniciens de production à développer des formulations stables de boissons aux cannabinoïdes et à les transférer du laboratoire à la production en ligne.
| Étape du procédé | Points d’attention du technicien | Objectif |
|---|---|---|
| 1. Définir la matrice de la boisson | TAV, pH, teneur en sucre, carbonatation, système aromatique, conservateurs | Identifier les limites de compatibilité avant d’ajouter les cannabinoïdes |
| 2. Préparer la phase cannabinoïde | CBD, THC, CBG, extrait à spectre complet, huile porteuse, profil terpénique | Créer une phase active maîtrisée pour un dosage précis |
| 3. Sélectionner l’émulsifiant | Qualité alimentaire, clean label, compatible avec l’alcool, neutre en goût | Stabiliser la nanoémulsion et favoriser la limpidité de la boisson |
| 4. Prémélanger | Émulsion grossière, séquence d’ajout contrôlée, aucune entrée d’air | Préparer la formulation pour une sonication efficace |
| 5. Soniquer | Amplitude, puissance appliquée, débit, temps de séjour, température | Réduire la taille des gouttelettes et homogénéiser la phase cannabinoïde |
| 6. Contrôle qualité | Taille des gouttelettes, turbidité, répartition des actifs, stabilité des phases | Confirmer que la boisson est conforme aux spécifications |
| 7. Tests de durée de conservation | Cycles chaud/froid, exposition à la lumière, durée de stockage, stabilité de la carbonatation | Valider la stabilité dans des conditions de marché réalistes |
| 8. Mise à l’échelle | Fonctionnement en lots, en recirculation ou en continu en ligne | Transférer la formulation vers la production commerciale |
Paramètres de formulation clés pour des boissons aux cannabinoïdes stables
La réussite de la production de boissons aux cannabinoïdes dépend de l’interaction entre la qualité de l’extrait, la chimie de l’émulsifiant, la teneur en alcool et les paramètres du procédé à ultrasons. Pendant le développement des recettes, les techniciens en boissons devraient documenter les variables suivantes :
- Taille des gouttelettes : Des gouttelettes plus petites favorisent la limpidité, la stabilité physique et une répartition uniforme des cannabinoïdes.
- Concentration en émulsifiant : L’émulsifiant doit être en quantité suffisante pour stabiliser l’interface huile-eau ou huile-alcool sans provoquer de faux goût ni de moussage excessif.
- Teneur en alcool : L’éthanol à haut degré dissout plus facilement les cannabinoïdes, tandis que les boissons à faible teneur en alcool nécessitent généralement une émulsification et une stabilisation plus poussées.
- Température : L’apport d’énergie ultrasonore peut augmenter la température du liquide. Un refroidissement ou un échange thermique en ligne peut être nécessaire pour les formulations sensibles sur le plan aromatique.
- Temps de séjour et débit : La sonication en ligne permet un contrôle précis de l’apport d’énergie par volume.
- Nombre de passages : La recirculation ou plusieurs passages peuvent réduire davantage la taille des gouttelettes si nécessaire.
- Matrice de la boisson : Le sucre, les acides, la carbonatation, les colorants, les arômes et les conservateurs peuvent influencer la limpidité et la stabilité à long terme de l’émulsion.
Conseils pour améliorer vos nanoémulsions de boissons aux cannabinoïdes
| Problème | Cause probable | Ajustement suggéré |
|---|---|---|
| Voile ou trouble | Gouttelettes trop grosses ; émulsifiant incompatible ; phase huileuse surchargée | Augmenter l’intensité des ultrasons, optimiser le rapport d’émulsifiant ou réduire la charge en cannabinoïdes |
| Formation d’anneaux | Phase huileuse pas entièrement stabilisée | Améliorer le choix de l’émulsifiant, améliorer la qualité du prémélange ou effectuer un passage de sonication supplémentaire |
| Sédimentation | Impuretés de l’extrait, cires ou dispersion instable | Utiliser un extrait plus pur, améliorer la filtration et optimiser les conditions de sonication |
| Goût amer ou fortement marqué par le cannabis | Profil de l’extrait, charge en terpènes ou forte concentration en THC/spectre complet | Masquer le goût, réduire la dose par portion ou choisir un extrait plus pur |
| Moussage pendant le traitement | Système tensioactif, entrée d’air ou conditions de pompage | Réduire l’entraînement d’air, optimiser le remplissage de la cellule à circulation et ajuster la vitesse de la pompe |
| Élévation de température | Apport d’énergie élevé ou refroidissement insuffisant | Utiliser un refroidissement en ligne, réduire le temps de recirculation ou contrôler le temps de séjour |
| Teneur en actifs irrégulière | Mélange insuffisant, séparation de phases ou échantillonnage inadéquat | Valider l’homogénéité, prélever des échantillons à différents niveaux de la cuve et améliorer la dispersion en ligne |
Cannabinoïdes nano-dissous pour une dispersion et une biodisponibilité améliorées
Les cannabinoïdes sont peu solubles dans l’eau et naturellement hydrophobes. Dans les boissons, cela pose des difficultés en matière de limpidité, de stabilité et de constance du dosage. Les nanoémulsions, les liposomes et les vecteurs lipidiques solides sont utilisés dans les applications pharmaceutiques, nutraceutiques et d’aliments fonctionnels pour améliorer la dispersion et favoriser la disponibilité des composés bioactifs lipophiles.
La nanoémulsification par ultrasons augmente la surface de la phase contenant les cannabinoïdes en réduisant les gouttelettes à de très petites tailles. Cela améliore la répartition dans la matrice de la boisson et peut favoriser un meilleur comportement de dissolution lors de la consommation. Les fabricants de boissons devraient valider la biodisponibilité ainsi que les allégations relatives au délai d’action et au dosage conformément aux exigences analytiques et réglementaires applicables sur leurs marchés cibles.
Spiritueux infusés au THC et boissons RTD au cannabis
La formulation de boissons infusées au THC est particulièrement exigeante. Le THC présente un profil aromatique intense, et de nombreuses marques de boissons exigent un goût net et doux en plus d’une dispersion stable et d’un dosage constant. La nanoémulsification par ultrasons aide à disperser les extraits contenant du THC dans les spiritueux, les cocktails, les seltzers, les bitters et d’autres bases de boissons. Toutefois, la qualité gustative dépend également du choix de l’extrait, du profil terpénique, du choix de l’émulsifiant, du dosage et du système aromatique de la boisson.
Pour les boissons au THC, au CBD et au cannabis à spectre complet, les producteurs devraient vérifier les exigences en matière de formulation, de dosage, d’étiquetage, d’emballage et de distribution dans la juridiction concernée. Les réglementations relatives au cannabis, à l’alcool et aux produits combinant cannabis et alcool peuvent varier considérablement d’un marché à l’autre.
Applications dans les boissons
- Spiritueux au CBD et au THC
- formulations de vodka, de whisky, de rhum et de gin
- bitters et apéritifs, comme l’amaro
- cocktails RTD et boissons mixtes
- hard seltzers et eaux pétillantes alcoolisées
- boissons à base de bière et de malt
- limonades et sodas alcoolisés
- jus de fruits, limonades et boissons au cannabis sans alcool
- boissons fonctionnelles au CBD, au CBG ou aux extraits à spectre complet
Aromatisation et infusion botanique par ultrasons
L’extraction par ultrasons peut également servir à produire des boissons infusées au cannabis, non alcoolisées et alcoolisées, contenant des composés aromatiques botaniques supplémentaires. Par exemple, la sonication peut être utilisée pour infuser une boisson au cannabis avec des herbes, des épices, des zestes d’agrumes, des plantes pour bitters ou d’autres ingrédients aromatisants. Cela peut enrichir le profil sensoriel et favoriser le développement de boissons différenciées.
Processeurs à ultrasons à cisaillement élevé pour la dissolution et l’émulsification
Hielscher Ultrasonics propose une large gamme d’ultrasonicateurs haute performance pour la nanoémulsification de cannabinoïdes dans des boissons alcoolisées et non alcoolisées. Les boissons, apéritifs, spiritueux et cocktails infusés au cannabis peuvent être formulés en incorporant des phytocannabinoïdes tels que le CBD, le THC, le CBG ou des extraits de cannabis à spectre complet dans des liquides buvables.
Les processeurs à ultrasons industriels Hielscher peuvent délivrer des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent être maintenues en continu en production 24/7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles.
Quel ultrasonicateur Hielscher convient à votre procédé de boissons ?
Le système à ultrasons adapté dépend de la taille des lots, du débit visé, de la viscosité, de la teneur en alcool, de la taille de gouttelettes requise et du planning de production. Commencez par des essais en laboratoire pour confirmer la stabilité de la formulation, puis passez à l’échelle pilote ou au traitement industriel en ligne en appliquant le même principe de procédé à ultrasons.
| Stade de production | Volume de lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|---|
| Formulation en laboratoire | 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| Développement de recettes et petits lots | 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Essais pilotes et production artisanale | 0,1 à 20L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| Production industrielle en ligne | 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| Production continue à grand volume | n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000hdT |
| Très grandes lignes de production | n.a. | supérieur | Cluster de UIP16000hdT |
FAQ : nanoémulsions de cannabinoïdes dans les boissons alcoolisées
Pourquoi les cannabinoïdes sont-ils difficiles à dissoudre dans les boissons alcoolisées ?
Les cannabinoïdes tels que le CBD, le THC, le CBG et les extraits de cannabis à spectre complet sont hydrophobes, ce qui signifie qu’ils se dissolvent mal dans les systèmes de boissons à base d’eau. L’éthanol à haut degré peut dissoudre plus facilement les cannabinoïdes, mais la plupart des boissons grand public présentent des taux d’alcool bien plus faibles. Dans les boissons à faible teneur en alcool, les cocktails, les seltzers et les boissons prêtes à boire, les cannabinoïdes doivent être finement émulsifiés pour rester répartis uniformément et visuellement stables.
Comment les ultrasons aident-ils à dissoudre les cannabinoïdes dans les boissons ?
Les processeurs à ultrasons génèrent d’intenses forces de cavitation dans les liquides. Ces forces fragmentent les phases huileuses contenant des cannabinoïdes en très petites gouttelettes et les répartissent uniformément dans la matrice de la boisson. Avec un émulsifiant de qualité alimentaire adapté, la nanoémulsification par ultrasons permet de produire des boissons aux cannabinoïdes limpides ou finement dispersées, dotées d’une stabilité physique améliorée.
L’émulsification par ultrasons peut-elle être utilisée pour les boissons au CBD et au THC ?
Oui. L’émulsification par ultrasons peut être utilisée pour le CBD, le THC, le CBG et les extraits de cannabis à spectre complet. Le procédé convient aux fabricants de boissons qui développent des spiritueux infusés au cannabis, des cocktails RTD, des hard seltzers, des bitters, des apéritifs, des boissons au cannabis sans alcool et d’autres boissons fonctionnelles. Les producteurs doivent vérifier que leur formulation, leur teneur en cannabinoïdes, leur étiquetage et leurs canaux de vente sont conformes à la réglementation locale applicable.
Qu’est-ce qui rend une boisson aux cannabinoïdes limpide et stable ?
La limpidité et la stabilité dépendent de la taille des gouttelettes, du choix de l’émulsifiant, de la concentration en cannabinoïdes, de la teneur en alcool, de la teneur en sucre, du pH, de la température et des conditions de stockage. La nanoémulsification par ultrasons aide à réduire la taille des gouttelettes et à améliorer la répartition, ce qui peut réduire le trouble, le crémage, la sédimentation et la séparation de phases.
Quels émulsifiants peuvent être utilisés pour les nanoémulsions de boissons aux cannabinoïdes ?
Les formulations de boissons aux cannabinoïdes nécessitent normalement des émulsifiants ou des stabilisants de qualité alimentaire compatibles avec la matrice de la boisson et les exigences réglementaires. Le meilleur émulsifiant dépend de l’extrait de cannabinoïdes, du profil aromatique souhaité, de la teneur en alcool, des exigences d’étiquetage et de l’objectif de limpidité. Les systèmes à ultrasons Hielscher peuvent être testés avec différents systèmes d’émulsifiants pendant le développement de la formulation.
Le traitement par ultrasons modifie-t-il le goût des boissons au cannabis ?
Le traitement par ultrasons améliore la dispersion, mais il n’élimine pas automatiquement le goût caractéristique des extraits de cannabis. La qualité gustative dépend de l’extrait, du profil terpénique, de l’émulsifiant, du dosage et de la base de la boisson. Pour les extraits de THC et à spectre complet, un masquage du goût ou un accord aromatique soigné peut être nécessaire.
La nanoémulsification par ultrasons convient-elle à la production industrielle de boissons ?
Oui. Hielscher fournit des systèmes à ultrasons de l’échelle du laboratoire jusqu’à l’échelle pilote et à la production industrielle en ligne. Les fabricants de boissons peuvent commencer par de petits essais de formulation, optimiser les paramètres du procédé et transposer le même procédé à ultrasons à une production continue avec des cellules à circulation et des processeurs à ultrasons industriels.
Quels paramètres de procédé les techniciens en boissons doivent-ils contrôler ?
Les paramètres importants comprennent l’amplitude, la puissance ultrasonore appliquée, le débit, le temps de séjour, la température, la pression, la concentration en émulsifiant, la concentration en cannabinoïdes et le nombre de passages. Pour le contrôle qualité, les techniciens en boissons devraient surveiller la taille des gouttelettes, la turbidité, la stabilité des phases, la répartition des cannabinoïdes, le goût et le comportement en durée de conservation.
Les systèmes à ultrasons peuvent-ils être intégrés à une ligne de boissons existante ?
Oui. Les processeurs à ultrasons industriels peuvent être configurés pour le traitement en ligne et intégrés avec des pompes, des cuves, des échangeurs thermiques, des cellules à circulation et des équipements de production de boissons existants. La sonication en ligne est particulièrement utile pour une mise à l’échelle maîtrisée, une qualité reproductible et une fabrication en continu.
Comment choisir l’ultrasonicateur Hielscher adapté aux boissons aux cannabinoïdes ?
Le système adapté dépend de la taille des lots, du débit visé, de la viscosité, de la teneur en alcool, de la taille de gouttelettes requise et du planning de production. Les petits ultrasonicateurs conviennent à la formulation en laboratoire et aux tests de faisabilité, tandis que les systèmes industriels Hielscher sont utilisés pour les essais pilotes, la production artisanale et la fabrication continue en ligne.
Bibliographie / Références
- 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, un puissant sonicateur industriel de 4000 watts, pour la production en ligne de boissons au cannabis nano-infusées et nanoémulsifiées.
Ultrasons haute performance : la gamme de produits Hielscher couvre tout le spectre, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts et des unités de paillasse jusqu’aux systèmes à ultrasons industriels complets.