Dissolution de cannabinoïdes dans des boissons alcoolisées par nanoémulsification ultrasonique
Fabriquez des boissons au cannabis claires et stables, riches en CBD, THC, CBG et à spectre complet, grâce à une nano-émulsification par ultrasons évolutive. Les cannabinoïdes sont des composés liposolubles qui peuvent entraîner un trouble, un dépôt, une sédimentation, un mauvais goût et un dosage irrégulier lorsqu'ils ne sont pas correctement dispersés dans des systèmes de boissons alcoolisées ou à faible teneur en alcool. Hielscher Ultrasonics’ Les émulsifiants à ultrasons haute performance permettent d'obtenir des nanoémulsions de cannabinoïdes fines, qui se caractérisent par un aspect transparent, une stabilité physique à long terme et une répartition reproductible des principes actifs.
De la mise au point des recettes à la production en continu en ligne, les ultrasonicateurs Hielscher aident les fabricants de boissons à contrôler la taille des gouttelettes, l'utilisation d'émulsifiants, la température, le temps de séjour et le débit. Utilisez les systèmes d'émulsification par ultrasons Hielscher pour les spiritueux au CBD, les cocktails infusés au THC, les boissons gazeuses au cannabis, les amers, les apéritifs, les boissons au cannabis sans alcool et les formulations de boissons fonctionnelles.
Fabriquer des boissons nano-émulsionnées avec le Sonicator UP400St
Pourquoi les cannabinoïdes sont-ils difficiles à incorporer dans les boissons ?
Les cannabinoïdes se dissolvent bien dans l'alcool à très haut degré. Cependant, l'alcool à 95 °, contenant environ 92,4 % d'éthanol en poids, ne convient pas à la plupart des boissons destinées au grand public en raison de son effet physiologique puissant, de son goût âcre et de la flexibilité limitée qu'il offre en matière de formulation. La plupart des boissons à base de cannabis disponibles dans le commerce, notamment les spiritueux, les cocktails prêts à boire, les boissons gazeuses et les produits à faible teneur en alcool, nécessitent des teneurs en alcool plus faibles, un profil aromatique agréable et un aspect stable.
Pour incorporer 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 des cannabinoïdes doit être fragmentée en très petites gouttelettes et stabilisée à l'aide d'un émulsifiant alimentaire compatible. La nanoémulsification par ultrasons génère des forces de cisaillement intenses qui dispersent la phase huileuse dans la matrice de la boisson alcoolique ou hydroalcoolique. Cela permet d'obtenir des boissons aux cannabinoïdes limpides ou finement dispersées, présentant une stabilité améliorée, une distribution homogène des principes actifs et un aspect visuel attrayant.
Nanoémulsification par ultrasons pour des boissons claires à base de CBD et de THC
Les processeurs ultrasoniques Hielscher génèrent une cavitation acoustique dans les liquides. Le cisaillement intense, les micro-courants 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 la boisson. Associés à un émulsifiant alimentaire adapté, les ultrasons permettent de créer des nanoémulsions transparentes ou translucides pour des boissons alcoolisées et non alcoolisées infusées au cannabis.
Courbe de distribution étroite de la nanoémulsion d'huile de chanvre dans l'eau préparée avec l'appareil à ultrasons UP400St.
- Homogénéisation efficace et rapide à haut cisaillement
- Aspect clair ou transparent de la boisson
- Une taille de gouttelettes fine pour une meilleure stabilité de la dispersion
- Distribution active reproductible pour un dosage constant
- Convient aux extraits de CBD, de THC, de CBG et aux extraits à spectre complet
- Compatible avec divers systèmes d'émulsifiants de qualité alimentaire
- Adaptable de la formulation en laboratoire à la production industrielle en ligne
- Utilisation simple et contrôle précis du processus
Processus de travail pour les techniciens en boissons
Le processus suivant aide les professionnels du secteur des boissons à...&Les équipes de développement et les techniciens de production mettent au point des formules stables de boissons à base de cannabinoïdes et les transposent du laboratoire à la production en série.
| étape du processus | Pleins feux sur les techniciens | Objectif |
|---|---|---|
| 1. Définir la matrice des boissons | Teneur en alcool, pH, teneur en sucre, gaz carbonique, profil aromatique, conservateurs | Déterminez les limites de compatibilité avant d'ajouter des cannabinoïdes |
| 2. Préparer la phase cannabinoïde | CBD, THC, CBG, extrait à spectre complet, huile de support, profil terpénique | Mettre en place une phase active contrôlée pour un dosage précis |
| 3. Choisissez l'émulsifiant | De qualité alimentaire, « clean label », compatible avec l'alcool, sans arôme | Stabiliser la nanoémulsion et favoriser la clarté de la boisson |
| 4. Prémélange | Émulsion grossière, séquence d'ajout contrôlée, absence d'entrée d'air | Préparez la formulation pour une sonication efficace |
| 5. Sonicate | Amplitude, puissance absorbée, débit, temps de séjour, température | Réduire la taille des gouttelettes et homogénéiser la phase cannabinoïde |
| 6. Contrôle qualité | Taille des gouttelettes, turbidité, distribution active, stabilité de phase | Vérifier que la boisson est conforme aux spécifications |
| 7. Essais de durée de conservation | Cycles de chaleur/froid, exposition à la lumière, durée de stockage, stabilité de la gazéification | Valider la stabilité dans des conditions de marché réalistes |
| 8. Déploiement à grande échelle | Fonctionnement par lots, en recirculation ou en continu en ligne | Passer à la production industrielle |
Paramètres clés de formulation pour des boissons à base de cannabinoïdes stables
La réussite de la fabrication de boissons à base de cannabinoïdes dépend de l'interaction entre la qualité de l'extrait, les propriétés chimiques de l'émulsifiant, la teneur en alcool et les paramètres du procédé ultrasonique. Lors de l'élaboration des recettes, les techniciens en boissons doivent consigner les variables suivantes :
- Taille des gouttelettes : Des gouttelettes plus fines favorisent la clarté, la stabilité physique et une répartition homogène des cannabinoïdes.
- Concentration en émulsifiant : L'émulsifiant doit être présent en quantité suffisante pour stabiliser l'interface huile-eau ou huile-alcool sans provoquer d'altération du goût ni de moussage excessif.
- Teneur en alcool : L'éthanol à forte teneur en alcool 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 ultrasonique peut faire augmenter la température du liquide. Un refroidissement ou un échange thermique en ligne peut s'avérer nécessaire pour les formulations sensibles aux arômes.
- Temps de séjour et débit : La sonication en ligne permet un contrôle précis de l'apport d'énergie par unité de volume.
- Nombre de passages : La recirculation ou les passages multiples peuvent réduire davantage la taille des gouttelettes si nécessaire.
- Tableau des boissons : Le sucre, les acides, le gaz carbonique, les colorants, les arômes et les conservateurs peuvent avoir une incidence sur la limpidité et la stabilité à long terme de l'émulsion.
Conseils pour améliorer vos nanoémulsions de boissons à base de cannabinoïdes
| Problème | Cause probable | Modification suggérée |
|---|---|---|
| Brume ou opacité | Gouttelettes trop grosses ; émulsifiant incompatible ; phase huileuse surchargée | Augmenter l'intensité ultrasonique, optimiser le rapport d'émulsifiant ou réduire la concentration en cannabinoïdes |
| Formation d'un anneau | La phase huileuse n'est pas entièrement stabilisée | Optimiser le choix de l'émulsifiant, améliorer la qualité du prémélange ou ajouter un cycle de sonication supplémentaire |
| sédimentation | Éliminer les impuretés, les cires ou les dispersions instables | Utiliser un extrait plus pur, améliorer la filtration et optimiser les conditions de sonication |
| Goût amer ou très prononcé de cannabis | Profil de l'extrait, teneur en terpènes ou concentration élevée en THC/spectre complet | Utilisez des agents masquant le goût, réduisez la dose par portion ou optez pour un extrait plus pur |
| Formation de mousse pendant la transformation | Système tensioactif, conditions au niveau de l'admission d'air ou de la pompe | Réduire l'entraînement d'air, optimiser le remplissage de la cellule de débit et régler la vitesse de la pompe |
| Élévation de la température | Consommation énergétique élevée ou refroidissement insuffisant | Utiliser un refroidissement en ligne, réduire le temps de recirculation ou contrôler le temps de séjour |
| Puissance variable | Mélange insuffisant, séparation de phases ou échantillonnage inadéquat | Vérifier l'homogénéité, prélever des échantillons à différents niveaux de la cuve et améliorer la dispersion en ligne |
Cannabinoïdes dissous à l'échelle nanométrique pour une meilleure dispersion et une meilleure biodisponibilité
Les cannabinoïdes sont peu solubles dans l'eau et naturellement hydrophobes. Dans les boissons, cela pose des problèmes en termes de clarté, de stabilité et d'un dosage constant. Les nanoémulsions, les liposomes et les vecteurs lipidiques solides sont utilisés dans les applications pharmaceutiques, nutraceutiques et alimentaires fonctionnelles pour améliorer la dispersion et favoriser la biodisponibilité des composés bioactifs lipophiles.
La nanoémulsification par ultrasons augmente la surface spécifique de la phase contenant des cannabinoïdes en réduisant la taille des gouttelettes à des dimensions infimes. Cela améliore la répartition dans la matrice de la boisson et peut favoriser une meilleure dissolution lors de la consommation. Les fabricants de boissons doivent valider les allégations relatives à la biodisponibilité, à la rapidité d'action et au dosage conformément aux exigences analytiques et réglementaires en vigueur sur leurs marchés cibles.
Spiritueux infusés au THC et boissons au cannabis prêtes à boire
La formulation de boissons enrichies en THC est particulièrement exigeante. Le THC présente un profil aromatique intense, et de nombreuses marques de boissons recherchent un goût pur et doux, en plus d’une dispersion stable et d’un dosage constant. La nanoémulsification par ultrasons permet de disperser les extraits contenant du THC dans les spiritueux, les cocktails, les boissons gazeuses, les amers et d'autres bases de boissons. Cependant, 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.
En ce qui concerne les boissons à base de cannabis contenant du THC, du CBD ou un spectre complet, les producteurs doivent vérifier les exigences en matière de formulation, de dosage, d'étiquetage, d'emballage et de distribution en vigueur dans la juridiction concernée. La réglementation applicable au cannabis, à l'alcool et aux produits combinant cannabis et alcool peut varier considérablement d'un marché à l'autre.
Applications dans le secteur des boissons
- Spiritueux au CBD et au THC
- formules à base de vodka, de whisky, de rhum et de gin
- amers et apéritifs, comme l'amaro
- Cocktails et boissons mélangées prêts à boire
- boissons gazeuses alcoolisées 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 à base de CBD, de CBG ou d'extraits à spectre complet
Aromatisation par ultrasons et infusion de plantes
L'extraction par ultrasons peut également être utilisée pour produire des boissons infusées au cannabis, alcoolisées ou non, enrichies en composés aromatiques d'origine végétale. Par exemple, la sonication peut être utilisée pour infuser une boisson au cannabis avec des herbes, des épices, des écorces d'agrumes, des plantes amères ou d'autres ingrédients aromatiques. Cela permet d'améliorer le profil sensoriel et de favoriser le développement de boissons différenciées.
Processeurs ultrasoniques à haut cisaillement pour la dissolution et l'émulsification
Hielscher Ultrasonics propose une large gamme d'ultrasonicateurs haute performance destinés à la nano-émulsification des cannabinoïdes dans les boissons alcoolisées et non alcoolisées. Des boissons, apéritifs, spiritueux et cocktails infusés au cannabis peuvent être élaborés en mélangeant des phytocannabinoïdes tels que le CBD, le THC, le CBG ou des extraits de cannabis à spectre complet à des liquides comestibles.
Les processeurs à ultrasons industriels Hielscher peuvent générer des amplitudes très élevées. Des amplitudes pouvant atteindre 200µIl peut fonctionner en continu dans le cadre d'une production 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons sur mesure sont disponibles.
Quel ultrasonateur Hielscher convient le mieux à votre processus de fabrication de boissons ?
Le choix du système à ultrasons approprié dépend de la taille des lots, du débit souhaité, de la viscosité, de la teneur en alcool, de la taille de gouttelettes requise et du calendrier de production. Commencez par effectuer des essais en laboratoire pour vérifier la stabilité de la formulation, puis passez à une production pilote ou industrielle en ligne en utilisant le même principe de traitement par ultrasons.
| Phase de production | Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|---|
| Formulation en laboratoire | 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| Élaboration de recettes et production en petites quantités | 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 en continu à grand volume | n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000hdT |
| Très grandes chaînes de production | n.d. | plus grande | groupe de UIP16000hdT |
FAQ : Les 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 ne se dissolvent pas facilement dans les boissons à base d’eau. L'éthanol à forte teneur en alcool peut dissoudre plus facilement les cannabinoïdes, mais la plupart des boissons grand public ont des teneurs en alcool bien plus faibles. Dans les boissons à faible teneur en alcool, les cocktails, les boissons gazeuses et les boissons prêtes à boire, les cannabinoïdes doivent être finement émulsionnés pour rester uniformément répartis et visuellement stables.
Comment les ultrasons permettent-ils de 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. Associée à un émulsifiant alimentaire adapté, la nanoémulsification par ultrasons permet d'obtenir des boissons à base de cannabinoïdes limpides ou finement dispersées, présentant une meilleure stabilité physique.
L'émulsification par ultrasons peut-elle être utilisée pour les boissons à base de CBD et de THC ?
Oui. L'émulsification par ultrasons peut être utilisée pour le CBD, le THC, le CBG et les extraits de cannabis à spectre complet. Ce procédé convient aux fabricants de boissons qui développent des spiritueux infusés au cannabis, des cocktails prêts à boire, des boissons gazeuses alcoolisées, des amers, des apéritifs, des boissons au cannabis sans alcool et d'autres boissons fonctionnelles. Les producteurs doivent s'assurer que leur formulation, la teneur en cannabinoïdes, l'étiquetage et les canaux de distribution sont conformes à la réglementation locale en vigueur.
Qu'est-ce qui rend une boisson à base de cannabinoïdes limpide et stable ?
La clarté 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 conservation. La nanoémulsification par ultrasons permet de réduire la taille des gouttelettes et d'améliorer la répartition, ce qui peut limiter le trouble, la formation d'une couche de crème, la sédimentation et la séparation de phases.
Quels émulsifiants peut-on utiliser pour les nanoémulsions de boissons à base de cannabinoïdes ?
Les formulations de boissons à base de cannabinoïdes nécessitent généralement des émulsifiants ou des stabilisants de qualité alimentaire, compatibles avec la matrice de la boisson et conformes aux exigences réglementaires. Le choix de l'émulsifiant le plus adapté dépend de l'extrait de cannabinoïdes, du profil aromatique souhaité, de la teneur en alcool, des exigences en matière d'étiquetage et de l'objectif de clarté recherché. Les systèmes à ultrasons Hielscher peuvent être testés avec différents systèmes d'émulsifiants lors du développement de la formulation.
Le traitement par ultrasons modifie-t-il le goût des boissons à base de cannabis ?
Le traitement par ultrasons améliore la dispersion, mais il ne supprime 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, il peut être nécessaire de masquer le goût ou de procéder à un assemblage gustatif minutieux.
La nanoémulsification par ultrasons est-elle adaptée à la production industrielle de boissons ?
Oui. Hielscher propose des systèmes à ultrasons allant de l'échelle laboratoire à la production pilote et industrielle en ligne. Les fabricants de boissons peuvent commencer par de petits essais de formulation, optimiser les paramètres de processus et transposer ce même procédé ultrasonique à la production en continu à l'aide de cellules de débit et de processeurs ultrasoniques industriels.
Quels paramètres de processus les techniciens en boissons doivent-ils contrôler ?
Parmi les paramètres importants, on peut citer l'amplitude, la puissance ultrasonique d'entrée, le débit, le temps de séjour, la température, la pression, la concentration en émulsifiant, la concentration en cannabinoïdes et le nombre de passages. Dans le cadre du contrôle qualité, les techniciens en boissons doivent surveiller la taille des gouttelettes, la turbidité, la stabilité de phase, la répartition des cannabinoïdes, le goût et la durée de conservation.
Les systèmes à ultrasons peuvent-ils être intégrés à une ligne de production de boissons existante ?
Oui. Les processeurs à ultrasons industriels peuvent être configurés pour un traitement en ligne et intégrés à des pompes, des cuves, des échangeurs de chaleur, des cellules de débit et des équipements de production de boissons existants. La sonication en ligne est particulièrement utile pour une mise à l'échelle contrôlée, une qualité reproductible et une fabrication en continu.
Comment choisir l'ultrasonateur Hielscher adapté aux boissons à base de cannabinoïdes ?
Le choix du système approprié dépend de la taille des lots, du débit souhaité, de la viscosité, de la teneur en alcool, de la taille de gouttelettes requise et du calendrier de production. Les petits ultrasonicateurs conviennent aux formulations 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 en continu en ligne.
Littérature / 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 ultrasonateur industriel de 4 000 watts, pour la production en ligne de boissons au cannabis enrichies en nanoparticules et nanoémulsionnées.
Ultrasons haute performance : la gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts et des appareils de table aux systèmes ultrasoniques industriels complets.