Dissoluzione dei cannabinoidi nelle bevande alcoliche mediante nanoemulsificazione a ultrasuoni
Produci bevande alla cannabis con CBD, THC, CBG ed estratti a spettro completo, limpide e stabili, mediante nanoemulsificazione a ultrasuoni scalabile. I cannabinoidi sono composti liposolubili e possono causare velatura, formazione di anelli, sedimentazione, sapore sgradevole e dosaggio non uniforme quando non sono adeguatamente dispersi nei sistemi di bevande alcoliche o a basso tenore alcolico. Gli emulsionatori a ultrasuoni ad alte prestazioni di Hielscher Ultrasonics creano nanoemulsioni fini di cannabinoidi per un aspetto trasparente, una stabilità fisica a lungo termine e una distribuzione riproducibile dei principi attivi.
Dallo sviluppo della ricetta alla produzione continua in linea, i sonicatori Hielscher aiutano i produttori di bevande a controllare le dimensioni delle goccioline, l’impiego di emulsionanti, la temperatura, il tempo di permanenza e la capacità produttiva. Utilizza i sistemi di emulsificazione a ultrasuoni Hielscher per distillati al CBD, cocktail con THC, seltzer alla cannabis, bitter, aperitivi, bevande analcoliche alla cannabis e formulazioni di bevande funzionali.
Produci bevande nanoemulsionate con il sonicatore UP400St
Perché è difficile formulare bevande contenenti cannabinoidi
I cannabinoidi si dissolvono bene nell’alcol ad altissima gradazione. Tuttavia, l’alcol a 190 proof, con circa il 92,4% di etanolo in peso, non è adatto alla maggior parte delle bevande destinate ai consumatori a causa del suo forte effetto fisiologico, del sapore aspro e della limitata flessibilità formulativa. La maggior parte delle bevande commerciali alla cannabis, compresi distillati, cocktail pronti da bere (RTD), seltzer e prodotti a basso tenore alcolico (ABV), richiede livelli di alcol inferiori, un profilo aromatico gradevole e un aspetto stabile.
Per incorporare nei prodotti da bere estratti di cannabis come CBD, THC, CBG ed estratti di canapa o cannabis a spettro completo, la fase oleosa contenente cannabinoidi deve essere ridotta a goccioline molto piccole e stabilizzata con un emulsionante compatibile di grado alimentare. La nanoemulsificazione a ultrasuoni genera intense forze di taglio che disperdono la fase oleosa nella matrice alcolica o idroalcolica della bevanda. Questo produce bevande con cannabinoidi limpide o finemente disperse, con una migliore stabilità, una distribuzione uniforme dei principi attivi e un aspetto ottico attraente.
Nanoemulsificazione a ultrasuoni per bevande limpide al CBD e al THC
I processori a ultrasuoni Hielscher generano cavitazione acustica nei liquidi. Le elevate forze di taglio, le microcorrenti e le fluttuazioni di pressione risultanti frammentano le fasi oleose contenenti cannabinoidi in goccioline di dimensioni nanometriche e le distribuiscono uniformemente in tutta la bevanda. In combinazione con un emulsionante adatto di grado alimentare, gli ultrasuoni contribuiscono a creare nanoemulsioni trasparenti o traslucide per bevande alcoliche e analcoliche arricchite con cannabis.
Curva di distribuzione stretta della nanoemulsione di olio di canapa in acqua preparata con il sonicatore UP400St.
- Omogeneizzazione efficiente e rapida ad alto taglio
- Aspetto limpido o trasparente della bevanda
- Goccioline di piccole dimensioni per una migliore stabilità della dispersione
- Distribuzione riproducibile dei principi attivi per un dosaggio uniforme
- Adatta a CBD, THC, CBG ed estratti a spettro completo
- Compatibile con diversi sistemi emulsionanti di grado alimentare
- Scalabile dalla formulazione in laboratorio alla produzione industriale in linea
- Facilità d’uso con controllo preciso del processo
Flusso di lavoro del processo per i tecnici delle bevande
Il seguente flusso di lavoro aiuta i team di ricerca e sviluppo delle bevande e i tecnici di produzione a sviluppare formulazioni stabili di bevande con cannabinoidi e a trasferirle dal laboratorio alla produzione in linea.
| Fase del processo | Aspetti da controllare per il tecnico | Obiettivo |
|---|---|---|
| 1. Definire la matrice della bevanda | ABV, pH, contenuto di zucchero, carbonatazione, sistema aromatizzante, conservanti | Identificare i limiti di compatibilità prima di aggiungere i cannabinoidi |
| 2. Preparare la fase contenente cannabinoidi | CBD, THC, CBG, estratto a spettro completo, olio veicolante, profilo terpenico | Creare una fase contenente principi attivi controllata per un dosaggio accurato |
| 3. Selezionare l’emulsionante | Di grado alimentare, con etichetta pulita, compatibile con l’alcol, dal sapore neutro | Stabilizzare la nanoemulsione e favorire la limpidezza della bevanda |
| 4. Premiscelare | Emulsione grossolana, sequenza di aggiunta controllata, nessun ingresso di aria | Preparare la formulazione per una sonicazione efficiente |
| 5. Sottoporre a sonicazione | Ampiezza, potenza immessa, portata, tempo di permanenza, temperatura | Ridurre le dimensioni delle goccioline e omogeneizzare la fase contenente cannabinoidi |
| 6. Controllo qualità | Dimensioni delle goccioline, torbidità, distribuzione dei principi attivi, stabilità delle fasi | Confermare che la bevanda soddisfi le specifiche |
| 7. Prove di conservabilità | Cicli caldo/freddo, esposizione alla luce, durata della conservazione, stabilità della carbonatazione | Convalidare la stabilità in condizioni realistiche di mercato |
| 8. Passaggio di scala | Funzionamento a lotti, in ricircolo o continuo in linea | Trasferire la formulazione alla produzione commerciale |
Parametri formulativi chiave per bevande stabili con cannabinoidi
La buona riuscita della produzione di bevande con cannabinoidi dipende dall’interazione tra qualità dell’estratto, chimica dell’emulsionante, tenore alcolico e parametri del processo a ultrasuoni. Durante lo sviluppo della ricetta, i tecnici delle bevande dovrebbero documentare le seguenti variabili:
- Dimensioni delle goccioline: Goccioline più piccole favoriscono la limpidezza, la stabilità fisica e la distribuzione uniforme dei cannabinoidi.
- Concentrazione dell’emulsionante: L’emulsionante deve essere sufficiente a stabilizzare l’interfaccia olio-acqua o olio-alcol senza causare sapori indesiderati o un’eccessiva formazione di schiuma.
- Tenore alcolico: L’etanolo ad alta gradazione dissolve i cannabinoidi più facilmente, mentre le bevande a basso ABV richiedono solitamente un’emulsificazione e una stabilizzazione più intense.
- Temperatura: L’apporto di energia ultrasonica può aumentare la temperatura del liquido. Per le formulazioni con aromi sensibili alla temperatura possono essere necessari il raffreddamento o lo scambio termico in linea.
- Tempo di permanenza e portata: La sonicazione in linea consente un controllo preciso dell’apporto di energia per unità di volume.
- Numero di passaggi: Il ricircolo o i passaggi multipli possono ridurre ulteriormente le dimensioni delle goccioline quando necessario.
- Matrice della bevanda: Zucchero, acidi, carbonatazione, coloranti, aromi e conservanti possono influenzare la limpidezza e la stabilità a lungo termine dell’emulsione.
Consigli per migliorare le nanoemulsioni delle tue bevande con cannabinoidi
| Problema | Causa probabile | Modifica suggerita |
|---|---|---|
| Velatura o torbidità | Goccioline troppo grandi; emulsionante incompatibile; fase oleosa sovraccarica | Aumentare l’intensità degli ultrasuoni, ottimizzare il rapporto dell’emulsionante o ridurre il carico di cannabinoidi |
| Formazione di anelli | Fase oleosa non completamente stabilizzata | Migliorare la selezione dell’emulsionante, aumentare la qualità della premiscelazione o applicare un ulteriore passaggio di sonicazione |
| Sedimentazione | Impurità dell’estratto, cere o dispersione instabile | Utilizzare un estratto più puro, migliorare la filtrazione e ottimizzare le condizioni di sonicazione |
| Sapore amaro o fortemente caratterizzato dalla cannabis | Profilo dell’estratto, carico di terpeni o elevata concentrazione di THC/estratto a spettro completo | Mascherare il sapore, ridurre la dose per porzione o selezionare un estratto più puro |
| Formazione di schiuma durante il trattamento | Sistema di tensioattivi, ingresso di aria o condizioni della pompa | Ridurre l’inglobamento di aria, ottimizzare il riempimento della cella di flusso e regolare la velocità della pompa |
| Aumento della temperatura | Elevato apporto di energia o raffreddamento insufficiente | Utilizzare il raffreddamento in linea, ridurre il tempo di ricircolo o controllare il tempo di permanenza |
| Potenza non uniforme | Miscelazione insufficiente, separazione delle fasi o campionamento inadeguato | Convalidare l’omogeneità, prelevare campioni a diversi livelli del serbatoio e migliorare la dispersione in linea |
Cannabinoidi nanodisciolti per una migliore dispersione e biodisponibilità
I cannabinoidi sono scarsamente solubili in acqua e naturalmente idrofobi. Nelle bevande, questo crea difficoltà per la limpidezza, la stabilità e l’uniformità del dosaggio. Nanoemulsioni, liposomi e veicolanti lipidici solidi sono utilizzati in applicazioni farmaceutiche, nutraceutiche e alimentari funzionali per migliorare la dispersione e favorire la disponibilità dei composti bioattivi lipofili.
La nanoemulsificazione a ultrasuoni aumenta la superficie della fase contenente cannabinoidi riducendo le goccioline a dimensioni molto piccole. Questo migliora la distribuzione nella matrice della bevanda e può favorire un migliore comportamento di dissoluzione durante il consumo. I produttori di bevande dovrebbero convalidare la biodisponibilità e le dichiarazioni relative all’insorgenza dell’effetto e al dosaggio secondo i requisiti analitici e normativi applicabili nei mercati di destinazione.
Distillati con THC e bevande alla cannabis pronte da bere (RTD)
La formulazione di bevande con THC è particolarmente impegnativa. Il THC ha un profilo aromatico intenso e molti marchi di bevande richiedono un sapore pulito e delicato, oltre a una dispersione stabile e a un dosaggio uniforme. La nanoemulsificazione a ultrasuoni aiuta a disperdere gli estratti contenenti THC in distillati, cocktail, seltzer, bitter e altre basi per bevande. Tuttavia, la qualità aromatica dipende anche dalla selezione dell’estratto, dal profilo terpenico, dalla scelta dell’emulsionante, dal dosaggio e dal sistema aromatizzante della bevanda.
Per le bevande con THC, CBD ed estratti di cannabis a spettro completo, i produttori dovrebbero verificare i requisiti relativi a formulazione, dosaggio, etichettatura, confezionamento e distribuzione nella giurisdizione pertinente. Le normative sulla cannabis, sull’alcol e sui prodotti che combinano cannabis e alcol possono variare significativamente da un mercato all’altro.
Applicazioni nelle bevande
- distillati al CBD e al THC
- formulazioni di vodka, whiskey, rum e gin
- bitter e aperitivi, come l’amaro
- cocktail RTD e bevande miscelate
- hard seltzer e acque frizzanti alcoliche
- bevande a base di birra e di malto
- limonate e bibite gassate alcoliche
- succhi di frutta, limonate e bevande analcoliche alla cannabis
- bevande funzionali con CBD, CBG o estratti a spettro completo
Aromatizzazione e infusione botanica a ultrasuoni
L’estrazione a ultrasuoni può essere applicata anche per produrre bevande analcoliche e alcoliche arricchite con cannabis e con ulteriori composti aromatici di origine botanica. Ad esempio, la sonicazione può essere utilizzata per infondere in una bevanda alla cannabis erbe, spezie, scorze di agrumi, ingredienti botanici per bitter o altri ingredienti aromatizzanti. Questo può migliorare il profilo sensoriale e favorire lo sviluppo di bevande differenziate.
Processori a ultrasuoni ad alto taglio per la dissoluzione e l’emulsificazione
Hielscher Ultrasonics offre un’ampia gamma di sonicatori ad alte prestazioni per nanoemulsionare i cannabinoidi nelle bevande alcoliche e analcoliche. Bevande arricchite con cannabis, aperitivi, distillati e cocktail possono essere formulati miscelando fitocannabinoidi come CBD, THC, CBG o estratti di cannabis a spettro completo in liquidi bevibili.
I processori industriali a ultrasuoni Hielscher possono fornire ampiezze molto elevate. È possibile operare continuativamente con ampiezze fino a 200µm nella produzione 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati.
Quale sonicatore Hielscher è adatto al tuo processo di produzione delle bevande?
Il sistema a ultrasuoni adatto dipende dalle dimensioni del lotto, dalla portata desiderata, dalla viscosità, dal tenore alcolico, dalle dimensioni richieste delle goccioline e dal programma di produzione. Inizia con prove di laboratorio per confermare la stabilità della formulazione, quindi passa al trattamento in linea su scala pilota o industriale utilizzando lo stesso principio di processo a ultrasuoni.
| Fase produttiva | Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|---|
| Formulazione in laboratorio | da 1 a 500mL | da 10 a 200mL/min | UP100H |
| Sviluppo della ricetta e piccoli lotti | da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Prove pilota e produzione artigianale | da 0,1 a 20L | da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| Produzione industriale in linea | da 10 a 100L | da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| Produzione continua ad alto volume | n.a. | da 10 a 100L/min | UIP16000hdT |
| Linee di produzione di grandissime dimensioni | n.a. | superiore | Gruppo di UIP16000hdT |
FAQ: nanoemulsioni di cannabinoidi nelle bevande alcoliche
Perché è difficile dissolvere i cannabinoidi nelle bevande alcoliche?
I cannabinoidi come CBD, THC, CBG e gli estratti di cannabis a spettro completo sono idrofobi, il che significa che non si dissolvono bene nei sistemi di bevande a base acquosa. L’etanolo ad alta gradazione può dissolvere i cannabinoidi più facilmente, ma la maggior parte delle bevande destinate ai consumatori ha livelli di alcol molto inferiori. Nelle bevande a basso ABV, nei cocktail, nei seltzer e nelle bevande pronte da bere, i cannabinoidi devono essere finemente emulsionati per rimanere uniformemente distribuiti e visivamente stabili.
In che modo gli ultrasuoni aiutano a dissolvere i cannabinoidi nelle bevande?
I processori a ultrasuoni generano intense forze di cavitazione nei liquidi. Queste forze frammentano le fasi oleose contenenti cannabinoidi in goccioline molto piccole e le distribuiscono uniformemente nella matrice della bevanda. Con un emulsionante adatto di grado alimentare, la nanoemulsificazione a ultrasuoni può produrre bevande con cannabinoidi limpide o finemente disperse, con una migliore stabilità fisica.
L’emulsificazione a ultrasuoni può essere utilizzata per le bevande al CBD e al THC?
Sì. L’emulsificazione a ultrasuoni può essere utilizzata per CBD, THC, CBG ed estratti di cannabis a spettro completo. Il processo è adatto ai produttori di bevande che sviluppano distillati arricchiti con cannabis, cocktail RTD, hard seltzer, bitter, aperitivi, bevande analcoliche alla cannabis e altri prodotti da bere funzionali. I produttori devono verificare che la formulazione, il contenuto di cannabinoidi, l’etichettatura e i canali di vendita siano conformi alle normative locali applicabili.
Che cosa rende una bevanda con cannabinoidi limpida e stabile?
La limpidezza e la stabilità dipendono dalle dimensioni delle goccioline, dalla selezione dell’emulsionante, dalla concentrazione di cannabinoidi, dal tenore alcolico, dal contenuto di zucchero, dal pH, dalla temperatura e dalle condizioni di conservazione. La nanoemulsificazione a ultrasuoni aiuta a ridurre le dimensioni delle goccioline e a migliorare la distribuzione, il che può ridurre la velatura, l’affioramento, la sedimentazione e la separazione delle fasi.
Quali emulsionanti possono essere utilizzati per le nanoemulsioni delle bevande con cannabinoidi?
Le formulazioni delle bevande con cannabinoidi richiedono normalmente emulsionanti o stabilizzanti di grado alimentare compatibili con la matrice della bevanda e con i requisiti normativi. L’emulsionante migliore dipende dall’estratto di cannabinoidi, dal profilo aromatico desiderato, dal tenore alcolico, dai requisiti di etichettatura e dall’obiettivo di limpidezza. I sistemi a ultrasuoni Hielscher possono essere testati con diversi sistemi emulsionanti durante lo sviluppo della formulazione.
Il trattamento a ultrasuoni modifica il sapore delle bevande alla cannabis?
Il trattamento a ultrasuoni migliora la dispersione, ma non elimina automaticamente il sapore caratteristico degli estratti di cannabis. La qualità aromatica dipende dall’estratto, dal profilo terpenico, dall’emulsionante, dal dosaggio e dalla base della bevanda. Per il THC e gli estratti a spettro completo può essere necessario mascherare il sapore o abbinare attentamente gli aromi.
La nanoemulsificazione a ultrasuoni è adatta alla produzione industriale di bevande?
Sì. Hielscher fornisce sistemi a ultrasuoni dalla scala di laboratorio alla produzione in linea su scala pilota e industriale. I produttori di bevande possono iniziare con piccole prove di formulazione, ottimizzare i parametri di processo e portare lo stesso processo a ultrasuoni alla produzione continua con celle di flusso e processori industriali a ultrasuoni.
Quali parametri di processo dovrebbero controllare i tecnici delle bevande?
I parametri importanti comprendono ampiezza, potenza ultrasonica immessa, portata, tempo di permanenza, temperatura, pressione, concentrazione dell’emulsionante, concentrazione di cannabinoidi e numero di passaggi. Per il controllo qualità, i tecnici delle bevande dovrebbero monitorare le dimensioni delle goccioline, la torbidità, la stabilità delle fasi, la distribuzione dei cannabinoidi, il sapore e le prestazioni durante il periodo di conservabilità.
I sistemi a ultrasuoni possono essere integrati in una linea di produzione di bevande esistente?
Sì. I processori industriali a ultrasuoni possono essere configurati per il trattamento in linea e integrati con pompe, serbatoi, scambiatori di calore, celle di flusso e apparecchiature esistenti per la produzione di bevande. La sonicazione in linea è particolarmente utile per un passaggio di scala controllato, una qualità riproducibile e la produzione continua.
Come scelgo il sonicatore Hielscher adatto alle bevande con cannabinoidi?
Il sistema adatto dipende dalle dimensioni del lotto, dalla portata desiderata, dalla viscosità, dal tenore alcolico, dalle dimensioni richieste delle goccioline e dal programma di produzione. I piccoli sonicatori sono adatti alla formulazione in laboratorio e alle prove di fattibilità, mentre i sistemi industriali Hielscher vengono utilizzati per prove pilota, produzione artigianale e produzione continua in linea.
Bibliografia / Riferimenti
- 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 potente sonicatore industriale da 4000 watt, per la produzione in linea di bevande alla cannabis nanoinfuse e nanoemulsionate.
Ultrasuoni ad alte prestazioni: la gamma di prodotti Hielscher copre l’intero spettro, dai sonicatori compatti da laboratorio e dalle unità da banco ai sistemi a ultrasuoni interamente industriali.