Kanabinoīdu šķīdināšana alkoholiskajos dzērienos ar ultraskaņas nanoemulģēšanu
Ražojiet dzidrus, stabilus CBD, THC, CBG un pilna spektra kaņepju dzērienus, izmantojot mērogojamu ultraskaņas nanoemulģēšanu. Kanabinoīdi ir eļļā šķīstoši savienojumi un var izraisīt duļķainību, gredzenveida slāņa veidošanos, sedimentāciju, nepatīkamu garšu un nevienmērīgu dozēšanu, ja tie nav pienācīgi disperģēti alkoholisko dzērienu vai dzērienu ar zemu alkohola saturu sistēmās. Hielscher Ultrasonics augstas veiktspējas ultraskaņas emulģētāji rada smalkas kanabinoīdu nanoemulsijas, nodrošinot caurspīdīgu izskatu, ilgstošu fizikālo stabilitāti un reproducējamu aktīvo vielu sadalījumu.
No receptūras izstrādes līdz nepārtrauktai ražošanai plūsmā Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces palīdz dzērienu ražotājiem kontrolēt pilienu izmēru, emulģētāja lietojumu, temperatūru, uzturēšanās laiku un ražīgumu. Izmantojiet Hielscher ultraskaņas emulģēšanas sistēmas stiprajiem alkoholiskajiem dzērieniem ar CBD, kokteiļiem ar THC, gāzētajiem ūdens dzērieniem ar kaņepēm, rūgtajiem alkoholiskajiem dzērieniem, aperitīviem, bezalkoholiskajiem kaņepju dzērieniem un funkcionālo dzērienu receptūrām.
Ražojiet nanoemulģētus dzērienus ar ultraskaņas apstrādes ierīci UP400St
Kāpēc ir grūti izstrādāt dzērienu receptūras ar kanabinoīdiem
Kanabinoīdi labi šķīst ļoti stiprā alkoholā. Tomēr 190 proof stipruma alkohols, kas satur aptuveni 92,4% etanola pēc masas, nav piemērots lielākajai daļai patēriņam paredzēto dzērienu tā spēcīgās fizioloģiskās iedarbības, asās garšas un ierobežoto receptūras pielāgošanas iespēju dēļ. Lielākajai daļai komerciālo kaņepju dzērienu, tostarp stiprajiem alkoholiskajiem dzērieniem, lietošanai gataviem kokteiļiem, gāzētajiem ūdens dzērieniem un produktiem ar zemu alkohola tilpumkoncentrāciju, nepieciešams zemāks alkohola saturs, patīkams garšas profils un stabils izskats.
Lai dzērienu produktos iekļautu tādus kaņepju ekstraktus kā CBD, THC, CBG un pilna spektra rūpniecisko vai citu kaņepju ekstraktus, kanabinoīdus saturošā eļļas fāze jāsadala ļoti mazos pilienos un jāstabilizē ar saderīgu pārtikas kvalitātes emulģētāju. Ultraskaņas nanoemulģēšana rada intensīvus bīdes spēkus, kas disperģē eļļas fāzi alkoholiskā vai ūdens un alkohola dzēriena matricā. Tādējādi iegūst dzidrus vai smalki disperģētus kanabinoīdu dzērienus ar uzlabotu stabilitāti, vienmērīgu aktīvo vielu sadalījumu un pievilcīgu optisko izskatu.
Ultraskaņas nanoemulģēšana dzidriem CBD un THC dzērieniem
Hielscher ultraskaņas procesori šķidrumos rada akustisko kavitāciju. Tās radītā intensīvā bīde, mikroplūsmas un spiediena svārstības sadala kanabinoīdus saturošās eļļas fāzes nanometru izmēra pilienos un vienmērīgi izkliedē tos visā dzērienā. Apvienojumā ar piemērotu pārtikas kvalitātes emulģētāju ultraskaņa palīdz radīt caurspīdīgas vai puscaurspīdīgas nanoemulsijas alkoholiskajiem un bezalkoholiskajiem dzērieniem ar kaņepēm.
Ar ultraskaņas apstrādes ierīci UP400St sagatavotas kaņepju eļļas ūdenī nanoemulsijas šaurā sadalījuma līkne.
- Efektīva un ātra homogenizēšana ar intensīvu bīdi
- Dzidrs vai caurspīdīgs dzēriena izskats
- Mazs pilienu izmērs uzlabotai dispersijas stabilitātei
- Reproducējams aktīvo vielu sadalījums vienmērīgai dozēšanai
- Piemērota CBD, THC, CBG un pilna spektra ekstraktiem
- Saderīga ar dažādām pārtikas kvalitātes emulģētāju sistēmām
- Mērogojama no receptūras izstrādes laboratorijā līdz rūpnieciskai ražošanai plūsmā
- Vienkārša lietošana ar precīzu procesa kontroli
Procesa darbplūsma dzērienu ražošanas tehniķiem
Tālāk aprakstītā darbplūsma palīdz dzērienu pētniecības un izstrādes komandām un ražošanas tehniķiem izstrādāt stabilas kanabinoīdu dzērienu receptūras un pārcelt tās no laboratorijas uz ražošanu plūsmā.
| Procesa posms | Tehniķa uzmanības centrā | Mērķis |
|---|---|---|
| 1. Definējiet dzēriena matricu | Alkohola tilpumkoncentrācija (ABV), pH, cukura saturs, karbonizācija, garšas sistēma, konservanti | Nosakiet saderības robežas pirms kanabinoīdu pievienošanas |
| 2. Sagatavojiet kanabinoīdu fāzi | CBD, THC, CBG, pilna spektra ekstrakts, nesējeļļa, terpēnu profils | Izveidojiet kontrolētu aktīvo vielu fāzi precīzai dozēšanai |
| 3. Izvēlieties emulģētāju | Pārtikas kvalitātes, atbilstošs tīrā marķējuma principiem, saderīgs ar alkoholu, ar neitrālu garšu | Stabilizējiet nanoemulsiju un veiciniet dzēriena dzidrumu |
| 4. Veiciet iepriekšēju sajaukšanu | Rupja emulsija, kontrolēta pievienošanas secība, bez gaisa ieplūdes | Sagatavot sastāvu efektīvai apstrādei ar ultraskaņu |
| 5. Apstrāde ar ultraskaņu | Amplitūda, ievadītā jauda, plūsmas ātrums, uzturēšanās laiks, temperatūra | Samazināt pilienu izmēru un homogenizēt kanabinoīdu fāzi |
| 6. Kvalitātes kontrole | Pilienu izmērs, duļķainība, aktīvo vielu sadalījums, fāžu stabilitāte | Apstiprināt dzēriena atbilstību specifikācijai |
| 7. Derīguma termiņa pārbaude | Siltuma/aukstuma cikli, gaismas iedarbība, uzglabāšanas laiks, karbonizācijas stabilitāte | Validēt stabilitāti reālistiskos tirgus apstākļos |
| 8. Mēroga palielināšana | Darbība partijās, recirkulācijas režīmā vai nepārtrauktā plūsmā | Pārnest izstrādāto sastāvu uz komerciālu ražošanu |
Galvenie sastāva parametri stabiliem kanabinoīdu dzērieniem
Veiksmīga kanabinoīdu dzērienu ražošana ir atkarīga no ekstrakta kvalitātes, emulgatora ķīmisko īpašību, spirta satura un ultraskaņas procesa parametru mijiedarbības. Receptūras izstrādes laikā dzērienu ražošanas tehniķiem būtu jādokumentē šādi mainīgie:
- Pilienu izmērs: Mazāki pilieni veicina dzidrumu, fizikālo stabilitāti un vienmērīgu kanabinoīdu sadalījumu.
- Emulgatora koncentrācija: Emulgatora daudzumam jābūt pietiekamam, lai stabilizētu eļļas un ūdens vai eļļas un spirta saskarnes virsmu, neradot nevēlamu piegaršu vai pārmērīgu putošanu.
- Spirta saturs: Etanols ar augstu spirta koncentrāciju vieglāk šķīdina kanabinoīdus, savukārt dzērieniem ar zemu spirta tilpumkoncentrāciju parasti nepieciešama intensīvāka emulģēšana un stabilizēšana.
- Temperatūra: Ultraskaņas enerģijas ievade var paaugstināt šķidruma temperatūru. Sastāviem ar jutīgām garšas un aromāta īpašībām var būt nepieciešama dzesēšana vai siltumapmaiņa plūsmā.
- Uzturēšanās laiks un plūsmas ātrums: Apstrāde ar ultraskaņu plūsmā ļauj precīzi kontrolēt ievadīto enerģiju uz tilpuma vienību.
- Apstrādes ciklu skaits: Recirkulācija vai vairāki apstrādes cikli vajadzības gadījumā var vēl vairāk samazināt pilienu izmēru.
- Dzēriena matrica: Cukurs, skābes, karbonizācija, krāsvielas, aromatizētāji un konservanti var ietekmēt dzidrumu un emulsijas ilgtermiņa stabilitāti.
Padomi kanabinoīdu dzērienu nanoemulsiju uzlabošanai
| Problēma | Iespējamais cēlonis | Ieteicamā korekcija |
|---|---|---|
| Dūmakainība vai duļķainība | Pārāk lieli pilieni; nesaderīgs emulgators; pārslogota eļļas fāze | Palielināt ultraskaņas intensitāti, optimizēt emulgatora proporciju vai samazināt kanabinoīdu daudzumu |
| Gredzena veidošanās | Eļļas fāze nav pilnībā stabilizēta | Uzlabot emulgatora izvēli, paaugstināt iepriekšējās sajaukšanas kvalitāti vai veikt papildu apstrādes ciklu ar ultraskaņu |
| Sedimentācija | Ekstrakta piemaisījumi, vaski vai nestabila dispersija | Izmantot tīrāku ekstraktu, uzlabot filtrēšanu un optimizēt apstrādes ar ultraskaņu apstākļus |
| Rūgta garša vai izteikta kaņepju garša | Ekstrakta profils, terpēnu daudzums vai augsta THC/pilna spektra ekstrakta koncentrācija | Izmantot garšas maskēšanu, samazināt devu vienā porcijā vai izvēlēties tīrāku ekstraktu |
| Putošana apstrādes laikā | Virsmaktīvo vielu sistēma, gaisa ieplūde vai sūkņa darbības apstākļi | Samazināt gaisa iesaisti, optimizēt plūsmas šūnas piepildīšanu un pielāgot sūkņa ātrumu |
| Temperatūras paaugstināšanās | Liela enerģijas ievade vai nepietiekama dzesēšana | Izmantot dzesēšanu plūsmā, samazināt recirkulācijas laiku vai kontrolēt uzturēšanās laiku |
| Nevienmērīgs aktīvo vielu saturs | Nepietiekama sajaukšana, fāžu atdalīšanās vai neatbilstoša paraugu ņemšana | Validēt viendabīgumu, ņemt paraugus dažādos tvertnes līmeņos un uzlabot disperģēšanu plūsmā |
Nanomērogā izšķīdināti kanabinoīdi uzlabotai dispersijai un biopieejamībai
Kanabinoīdi slikti šķīst ūdenī un pēc būtības ir hidrofobi. Dzērienos tas rada grūtības nodrošināt dzidrumu, stabilitāti un vienmērīgu dozēšanu. Nanoemulsijas, liposomas un cieto lipīdu nesējus izmanto farmācijas, nutraceitisko produktu un funkcionālo pārtikas produktu jomā, lai uzlabotu disperģēšanu un veicinātu lipofilo bioaktīvo savienojumu pieejamību.
Ultraskaņas nanoemulģēšana palielina kanabinoīdus saturošās fāzes virsmas laukumu, samazinot pilienus līdz ļoti mazam izmēram. Tas uzlabo sadalījumu dzēriena matricā un var veicināt labāku šķīšanu dzēriena lietošanas laikā. Dzērienu ražotājiem būtu jāvalidē biopieejamība, apgalvojumi par iedarbības sākumu un dozēšanu atbilstoši to mērķa tirgos piemērojamajām analītiskajām un normatīvajām prasībām.
Stiprie alkoholiskie dzērieni ar pievienotu THC un lietošanai gatavi kaņepju dzērieni
Ar THC bagātinātu dzērienu receptūru izstrāde ir īpaši sarežģīta. THC ir intensīvs garšas profils, un daudzi dzērienu zīmoli papildus stabilai dispersijai un vienmērīgai dozēšanai pieprasa tīru, maigu garšu. Ultraskaņas nanoemulģēšana palīdz disperģēt THC saturošus ekstraktus stiprajos alkoholiskajos dzērienos, kokteiļos, gāzētajos dzērienos uz ūdens bāzes, rūgtajos uzlējumos un citās dzērienu bāzēs. Tomēr garšas kvalitāte ir atkarīga arī no ekstrakta izvēles, terpēnu profila, emulgatora izvēles, devas un dzēriena garšas veidošanas sistēmas.
THC, CBD un pilna spektra kaņepju dzērienu ražotājiem jāpārbauda attiecīgajā jurisdikcijā spēkā esošās prasības attiecībā uz receptūru, devām, marķējumu, iepakojumu un izplatīšanu. Noteikumi attiecībā uz kaņepēm, alkoholu un kombinētiem kaņepju un alkohola produktiem dažādos tirgos var būtiski atšķirties.
Lietojumi dzērienu ražošanā
- stiprajiem alkoholiskajiem dzērieniem ar CBD un THC
- degvīna, viskija, ruma un džina receptūrām
- rūgtajiem uzlējumiem un aperitīviem, piemēram, amaro
- lietošanai gataviem kokteiļiem un jauktajiem dzērieniem
- alkoholiskajiem gāzētajiem dzērieniem uz ūdens bāzes un alkoholiskajiem gāzētajiem ūdeņiem
- dzērieniem uz alus un iesala bāzes
- alkoholiskajām limonādēm un atspirdzinošajiem gāzētajiem dzērieniem
- augļu sulām, limonādēm un bezalkoholiskajiem kaņepju dzērieniem
- funkcionālajiem dzērieniem ar CBD, CBG vai pilna spektra ekstraktiem
Aromatizēšana un augu izcelsmes vielu ievadīšana ar ultraskaņu
Ekstrakciju ar ultraskaņu var izmantot arī bezalkoholisko un alkoholisko ar kaņepēm bagātināto dzērienu ražošanai, pievienojot papildu augu izcelsmes garšas un aromāta savienojumus. Piemēram, apstrādi ar ultraskaņu var izmantot, lai kaņepju dzērienā ievadītu vielas no garšaugiem, garšvielām, citrusaugļu mizām, rūgto uzlējumu augu sastāvdaļām vai citām aromatizējošām sastāvdaļām. Tas var uzlabot sensorisko profilu un veicināt atšķirīgu dzērienu produktu izstrādi.
Ultraskaņas procesori ar augstu bīdes intensitāti šķīdināšanai un emulģēšanai
Hielscher Ultrasonics piedāvā plašu augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes aparātu klāstu kanabinoīdu nanoemulģēšanai alkoholiskajos un bezalkoholiskajos dzērienos. Ar kaņepēm bagātinātus dzērienus, aperitīvus, stipros alkoholiskos dzērienus un kokteiļus var izstrādāt, iejaucot dzeramos šķidrumos fitokanabinoīdus, piemēram, CBD, THC, CBG vai pilna spektra kaņepju ekstraktus.
Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Ražošanā 24/7 režīmā var nepārtraukti darboties ar amplitūdām līdz 200µm. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejamas pēc pasūtījuma izgatavotas ultraskaņas sonotrodes.
Kurš Hielscher ultraskaņas apstrādes aparāts ir piemērots jūsu dzērienu ražošanas procesam?
Piemērotā ultraskaņas sistēma ir atkarīga no partijas lieluma, vēlamā plūsmas ātruma, viskozitātes, alkohola satura, nepieciešamā pilienu izmēra un ražošanas grafika. Sāciet ar laboratorijas izmēģinājumiem, lai apstiprinātu receptūras stabilitāti, un pēc tam palieliniet mērogu līdz pilotmēroga vai rūpnieciskai apstrādei plūsmā, izmantojot to pašu ultraskaņas procesa principu.
| Ražošanas posms | Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|---|
| Receptūras izstrāde laboratorijā | 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min | UP100H |
| Receptūras izstrāde un mazas partijas | 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Pilotizmēģinājumi un amatnieciskā ražošana | 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| Rūpnieciskā ražošana plūsmā | 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| Liela apjoma nepārtraukta ražošana | n.a. | 10 līdz 100L/min | UIP16000hdT |
| Ļoti lielas ražošanas līnijas | n.a. | lielāks | Iekārtu grupa UIP16000hdT |
BUJ: kanabinoīdu nanoemulsijas alkoholiskajos dzērienos
Kāpēc kanabinoīdus ir grūti izšķīdināt alkoholiskajos dzērienos?
Kanabinoīdi, piemēram, CBD, THC, CBG un pilna spektra kaņepju ekstrakti, ir hidrofobi, kas nozīmē, ka tie slikti šķīst dzērienu sistēmās uz ūdens bāzes. Augstas koncentrācijas etanols var vieglāk izšķīdināt kanabinoīdus, taču lielākajai daļai patērētājiem paredzēto dzērienu alkohola saturs ir daudz zemāks. Dzērienos ar zemu alkohola tilpumkoncentrāciju, kokteiļos, gāzētajos dzērienos uz ūdens bāzes un lietošanai gatavos dzērienos kanabinoīdi ir smalki jāemulģē, lai tie saglabātu vienmērīgu sadalījumu un vizuālo stabilitāti.
Kā ultraskaņa palīdz izšķīdināt kanabinoīdus dzērienos?
Ultraskaņas procesori šķidrumos rada intensīvus kavitācijas spēkus. Šie spēki sadala kanabinoīdus saturošās eļļas fāzes ļoti sīkos pilienos un vienmērīgi izkliedē tos dzēriena matricā. Izmantojot piemērotu pārtikas kvalitātes emulgatoru, ar ultraskaņas nanoemulģēšanu var iegūt dzidrus vai smalki disperģētus kanabinoīdu dzērienus ar uzlabotu fizikālo stabilitāti.
Vai ultraskaņas emulģēšanu var izmantot CBD un THC dzērieniem?
Jā. Ultraskaņas emulģēšanu var izmantot CBD, THC, CBG un pilna spektra kaņepju ekstraktiem. Process ir piemērots dzērienu ražotājiem, kuri izstrādā ar kaņepēm bagātinātus stipros alkoholiskos dzērienus, lietošanai gatavus kokteiļus, alkoholiskus gāzētā ūdens dzērienus, rūgtos uzlējumus, aperitīvus, bezalkoholiskus kaņepju dzērienus un citus funkcionālos dzērienus. Ražotājiem jāpārbauda, vai to receptūra, kanabinoīdu saturs, marķējums un pārdošanas kanāli atbilst piemērojamajiem vietējiem noteikumiem.
Kas nodrošina kanabinoīdu dzēriena dzidrumu un stabilitāti?
Dzidrums un stabilitāte ir atkarīga no pilienu izmēra, emulgatora izvēles, kanabinoīdu koncentrācijas, spirta satura, cukura satura, pH, temperatūras un uzglabāšanas apstākļiem. Ultraskaņas nanoemulģēšana palīdz samazināt pilienu izmēru un uzlabot to sadalījumu, kas var mazināt duļķainību, krēmošanos, sedimentāciju un fāžu atdalīšanos.
Kādus emulgatorus var izmantot kanabinoīdu dzērienu nanoemulsijām?
Kanabinoīdu dzērienu receptūrām parasti ir nepieciešami pārtikas kvalitātes emulgatori vai stabilizatori, kas ir saderīgi ar dzēriena matricu un atbilst normatīvajām prasībām. Labākais emulgators ir atkarīgs no kanabinoīdu ekstrakta, vēlamā garšas profila, spirta satura, marķējuma prasībām un vēlamā dzidruma. Receptūras izstrādes laikā Hielscher ultraskaņas sistēmas var pārbaudīt ar dažādām emulgatoru sistēmām.
Vai apstrāde ar ultraskaņu maina kaņepju dzērienu garšu?
Apstrāde ar ultraskaņu uzlabo dispersiju, taču tā automātiski nenovērš kaņepju ekstraktiem raksturīgo garšu. Garšas kvalitāte ir atkarīga no ekstrakta, terpēnu profila, emulgatora, devas un dzēriena bāzes. THC un pilna spektra ekstraktu gadījumā var būt nepieciešama garšas maskēšana vai rūpīga garšu saskaņošana.
Vai ultraskaņas nanoemulģēšana ir piemērota rūpnieciskai dzērienu ražošanai?
Jā. Hielscher piegādā ultraskaņas sistēmas no laboratorijas mēroga līdz pilotražošanai un rūpnieciskai ražošanai plūsmā. Dzērienu ražotāji var sākt ar nelieliem receptūras izmēģinājumiem, optimizēt procesa parametrus un palielināt tā paša ultraskaņas procesa mērogu līdz nepārtrauktai ražošanai, izmantojot plūsmas šūnas un rūpnieciskos ultraskaņas procesorus.
Kādi procesa parametri dzērienu tehnologiem būtu jākontrolē?
Svarīgi parametri ir amplitūda, pievadītā ultraskaņas jauda, plūsmas ātrums, uzturēšanās laiks, temperatūra, spiediens, emulgatora koncentrācija, kanabinoīdu koncentrācija un caurlaižu skaits. Kvalitātes kontroles nolūkos dzērienu tehnologiem būtu jāuzrauga pilienu izmērs, duļķainība, fāžu stabilitāte, kanabinoīdu sadalījums, garša un īpašību saglabāšanās derīguma termiņa laikā.
Vai ultraskaņas sistēmas var integrēt esošā dzērienu ražošanas līnijā?
Jā. Rūpnieciskos ultraskaņas procesorus var konfigurēt apstrādei plūsmā un integrēt ar sūkņiem, tvertnēm, siltummaiņiem, plūsmas šūnām un esošām dzērienu ražošanas iekārtām. Apstrāde ar ultraskaņu plūsmā ir īpaši noderīga kontrolētai mēroga palielināšanai, reproducējamai kvalitātei un nepārtrauktai ražošanai.
Kā izvēlēties piemērotāko Hielscher ultraskaņas iekārtu kanabinoīdu dzērieniem?
Piemērotākā sistēma ir atkarīga no partijas lieluma, mērķa plūsmas ātruma, viskozitātes, spirta satura, nepieciešamā pilienu izmēra un ražošanas grafika. Nelielas ultraskaņas iekārtas ir piemērotas receptūru izstrādei laboratorijā un īstenojamības pārbaudēm, savukārt rūpnieciskās Hielscher sistēmas izmanto pilotizmēģinājumiem, amatnieciskai ražošanai un nepārtrauktai ražošanai plūsmā.
Literatūra / Atsauces
- 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, jaudīga 4000 vatu rūpnieciskā ultraskaņas iekārta, nanolīmenī bagātinātu un nanoemulģētu kaņepju dzērienu ražošanai plūsmā.
Augstas veiktspējas ultraskaņas tehnoloģijas: Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru no kompaktiem laboratorijas ultraskaņas aparātiem un galda iekārtām līdz pilna mēroga rūpnieciskām ultraskaņas sistēmām.