Dissolução de canabinóides em bebidas alcoólicas através da nanoemulsificação por ultrassons
Produza bebidas de canábis com CBD, THC, CBG e espectro completo, claras e estáveis, através de nanoemulsificação ultrassónica escalável. Os canabinóides são compostos solúveis em óleo e podem causar turvação, formação de anéis, sedimentação, sabor desagradável e dosagem inconsistente quando não são devidamente dispersos em sistemas de bebidas alcoólicas ou de baixo teor alcoólico. Hielscher Ultrasonics’ Os emulsificadores ultrassónicos de alto desempenho criam nanoemulsões finas de canabinóides, proporcionando um aspeto transparente, estabilidade física a longo prazo e uma distribuição reproducível do princípio ativo.
Desde o desenvolvimento de receitas até à produção contínua em linha, os sonicadores da Hielscher ajudam os fabricantes de bebidas a controlar o tamanho das gotículas, a utilização de emulsionantes, a temperatura, o tempo de permanência e o rendimento. Utilize os sistemas de emulsificação ultrassónica da Hielscher para bebidas espirituosas com CBD, cocktails com infusão de THC, refrigerantes de cannabis, bitters, aperitivos, bebidas de cannabis sem álcool e formulações de bebidas funcionais.
Produzir bebidas nanoemulsionadas com o Sonicator UP400St
Por que razão é difícil incorporar canabinóides em bebidas
Os canabinóides dissolvem-se bem em álcool de graduação alcoólica muito elevada. No entanto, o álcool de 190 graus, com aproximadamente 92,4% de etanol em peso, não é adequado para a maioria das bebidas de consumo devido ao seu forte efeito fisiológico, sabor forte e flexibilidade limitada na formulação. A maioria das bebidas comerciais à base de canábis, incluindo bebidas espirituosas, cocktails prontos a beber, seltzers e produtos com baixo teor alcoólico, requerem níveis de álcool mais baixos, um perfil de sabor agradável e uma aparência estável.
Para incorporar extratos de canábis, tais como CBD, THC, CBG e extratos de cânhamo ou canábis de espectro completo, em bebidas, a fase oleosa contendo canabinóides deve ser reduzida a gotículas muito pequenas e estabilizada com um emulsionante de qualidade alimentar compatível. A nanoemulsificação ultrassónica cria forças de cisalhamento intensas que dispersam a fase oleosa na matriz da bebida alcoólica ou hidroalcoólica. Isto produz bebidas de canabinóides límpidas ou com dispersão fina, com estabilidade melhorada, distribuição consistente dos princípios ativos e uma aparência visual atraente.
Nanoemulsificação por ultrassons para bebidas transparentes com CBD e THC
Os processadores ultrassónicos da Hielscher geram cavitação acústica em líquidos. O elevado cisalhamento, os microfluxos e as flutuações de pressão resultantes fragmentam as fases oleosas contendo canabinóides em gotículas de dimensão nanométrica e distribuem-nas uniformemente por toda a bebida. Quando combinado com um emulsionante adequado de qualidade alimentar, o ultrassom ajuda a criar nanoemulsões transparentes ou translúcidas para bebidas alcoólicas e não alcoólicas com infusão de canábis.
Curva de distribuição estreita da nanoemulsão de óleo de cânhamo em água preparada com o ultrasonicador UP400St.
- Homogeneização eficiente e rápida com alto cisalhamento
- Aspetos límpidos ou transparentes da bebida
- Tamanho reduzido das gotículas para uma maior estabilidade da dispersão
- Distribuição ativa reprodutível para uma dosagem consistente
- Adequado para extratos de CBD, THC, CBG e de espectro completo
- Compatível com vários sistemas de emulsionantes de qualidade alimentar
- Adaptável desde a formulação em laboratório até à produção industrial em linha
- Operação simples com controlo preciso do processo
Fluxo de trabalho para técnicos de bebidas
O seguinte fluxo de trabalho ajuda os profissionais do setor de bebidas&As equipas D e os técnicos de produção desenvolvem fórmulas estáveis para bebidas à base de canabinóides e transferem-nas do laboratório para a produção em linha.
| etapa do processo | Foco no técnico | Objetivo |
|---|---|---|
| 1. Definir a matriz de bebidas | Teor alcoólico, pH, teor de açúcar, carbonatação, perfil de sabor, conservantes | Identifique os limites de compatibilidade antes de adicionar canabinóides |
| 2. Preparar a fase canabinoide | CBD, THC, CBG, extrato de espectro completo, óleo veicular, perfil de terpenos | Criar uma fase ativa controlada para uma dosagem precisa |
| 3. Selecione o emulsionante | Adequado para uso alimentar, com rótulo limpo, compatível com álcool, de sabor neutro | Estabilizar a nanoemulsão e contribuir para a transparência da bebida |
| 4. Pré-mistura | Emulsão grossa, sequência de adição controlada, sem entrada de ar | Prepare a formulação para uma sonicação eficaz |
| 5. Sonicate | Amplitude, potência de entrada, caudal, tempo de permanência, temperatura | Reduzir o tamanho das gotículas e homogeneizar a fase canabinóide |
| 6. Controlo de qualidade | Tamanho das gotículas, turbidez, distribuição ativa, estabilidade de fase | Confirme se a bebida cumpre as especificações |
| 7. Testes de prazo de validade | Ciclos de calor/frio, exposição à luz, tempo de armazenamento, estabilidade da carbonatação | Validar a estabilidade em condições de mercado realistas |
| 8. Ampliação | Operação em lote, por recirculação ou contínua em linha | Transferir a formulação para a produção comercial |
Parâmetros-chave de formulação para bebidas com canabinóides estáveis
O sucesso na produção de bebidas à base de canabinóides depende da interação entre a qualidade do extrato, as propriedades químicas do emulsionante, o teor alcoólico e os parâmetros do processo ultrassónico. Durante o desenvolvimento da receita, os técnicos de bebidas devem registar as seguintes variáveis:
- Tamanho das gotículas: As gotículas mais pequenas contribuem para a clareza, a estabilidade física e a distribuição uniforme dos canabinóides.
- Concentração do emulsionante: O emulsionante deve ser suficiente para estabilizar a interface óleo-água ou óleo-álcool sem provocar sabores indesejáveis ou formação excessiva de espuma.
- Teor alcoólico: O etanol de alta graduação alcoólica dissolve os canabinóides mais facilmente, enquanto as bebidas com baixo teor alcoólico requerem, normalmente, uma emulsificação e estabilização mais intensas.
- Temperatura: A aplicação de energia ultrassónica pode elevar a temperatura do líquido. Pode ser necessário recorrer a refrigeração ou a troca de calor em linha no caso de formulações sensíveis ao sabor.
- Tempo de permanência e caudal: A sonicação em linha permite um controlo preciso da energia aplicada por unidade de volume.
- Número de passes: A recirculação ou as passagens múltiplas podem reduzir ainda mais o tamanho das gotículas, quando necessário.
- Matriz de bebidas: O açúcar, os ácidos, a carbonatação, os corantes, os aromatizantes e os conservantes podem influenciar a claridade e a estabilidade da emulsão a longo prazo.
Dicas para melhorar as suas nanoemulsões de bebidas com canabinóides
| Problema | Causa provável | Ajuste sugerido |
|---|---|---|
| Névoa ou neblina | Gotas demasiado grandes; emulsionante incompatível; fase oleosa em excesso | Aumentar a intensidade ultrassónica, otimizar a proporção do emulsionante ou reduzir a concentração de canabinóides |
| Formação de anéis | A fase oleosa não está totalmente estabilizada | Melhorar a seleção do emulsionante, aumentar a qualidade da pré-mistura ou aplicar uma etapa adicional de sonicação |
| sedimentação | Extrair impurezas, ceras ou dispersões instáveis | Utilizar um extrato mais puro, melhorar a filtração e otimizar as condições de sonicação |
| Sabor amargo ou com forte sabor a canábis | Perfil do extrato, teor de terpenos ou concentração elevada de THC/espectro completo | Recorra à máscara de sabor, reduza a dose por porção ou opte por um extrato mais puro |
| Formação de espuma durante o processamento | Sistema de surfactante, condições da admissão de ar ou da bomba | Reduzir a incorporação de ar, otimizar o enchimento da célula de fluxo e ajustar a velocidade da bomba |
| Aumento da temperatura | Elevado consumo de energia ou refrigeração insuficiente | Utilize refrigeração em linha, reduza o tempo de recirculação ou controle o tempo de permanência |
| Potência inconsistente | Mistura deficiente, separação de fases ou amostragem inadequada | Verificar a homogeneidade, recolher amostras em diferentes níveis do tanque e melhorar a dispersão em linha |
Canabinóides nano-dissolvidos para uma melhor dispersão e biodisponibilidade
Os canabinóides são pouco solúveis em água e naturalmente hidrofóbicos. Nas bebidas, isso coloca desafios em termos de clareza, estabilidade e dosagem consistente. As nanoemulsões, os lipossomas e os transportadores lipídicos sólidos são utilizados em aplicações farmacêuticas, nutracêuticas e de alimentos funcionais para melhorar a dispersão e favorecer a biodisponibilidade de compostos bioativos lipofílicos.
A nanoemulsificação por ultrassons aumenta a área superficial da fase que contém canabinóides, reduzindo as gotículas a tamanhos muito pequenos. Isto melhora a distribuição na matriz da bebida e pode contribuir para um melhor comportamento de dissolução durante o consumo. Os fabricantes de bebidas devem validar as alegações relativas à biodisponibilidade, ao início da ação e à dosagem, de acordo com os requisitos analíticos e regulamentares aplicáveis nos seus mercados-alvo.
Bebidas espirituosas com infusão de THC e bebidas à base de canábis prontas a beber
A formulação de bebidas com infusão de THC é especialmente exigente. O THC tem um perfil de sabor intenso, e muitas marcas de bebidas exigem um sabor limpo e suave, além de uma dispersão estável e uma dosagem consistente. A nanoemulsificação ultrassónica ajuda a dispersar extratos contendo THC em bebidas espirituosas, cocktails, seltzers, bitters e outras bases de bebidas. No entanto, a qualidade do sabor depende também da seleção do extrato, do perfil de terpenos, da escolha do emulsionante, da dosagem e do sistema de sabor da bebida.
No que diz respeito às bebidas à base de canábis com THC, CBD e de espectro completo, os produtores devem verificar os requisitos relativos à formulação, dosagem, rotulagem, embalagem e distribuição na jurisdição em questão. A regulamentação relativa à canábis, ao álcool e aos produtos que combinam canábis e álcool pode variar significativamente de mercado para mercado.
Aplicações no setor das bebidas
- Bebidas espirituosas com CBD e THC
- fórmulas de vodka, uísque, rum e gin
- amargos e aperitivos, como o amaro
- Cocktails e bebidas mistas prontas a beber
- bebidas gaseificadas com álcool e águas com gás alcoólicas
- bebidas à base de cerveja e à base de malte
- limonadas e refrigerantes alcoólicos
- sumos de fruta, limonadas e bebidas à base de canábis sem álcool
- bebidas funcionais com CBD, CBG ou extratos de espectro completo
Aromatização por ultrassons e infusão de plantas
A extração por ultrassons também pode ser aplicada na produção de bebidas com infusão de canábis, alcoólicas ou não alcoólicas, com compostos aromáticos botânicos adicionais. Por exemplo, a sonicação pode ser utilizada para infundir uma bebida de canábis com ervas, especiarias, cascas de citrinos, plantas amargas ou outros ingredientes aromatizantes. Isto pode melhorar o perfil sensorial e apoiar o desenvolvimento de produtos de bebidas diferenciados.
Processadores ultra-sónicos de alto cisalhamento para dissolução e emulsificação
A Hielscher Ultrasonics oferece uma ampla gama de ultrassonificadores de alto desempenho para a nanoemulsificação de canabinóides em bebidas alcoólicas e não alcoólicas. Bebidas, aperitivos, bebidas espirituosas e cocktails com infusão de canábis podem ser formulados através da mistura de fitocanabinóides, tais como CBD, THC, CBG ou extratos de canábis de espectro completo, em líquidos potáveis.
Os processadores ultrassónicos industriais da Hielscher podem atingir amplitudes muito elevadas. Amplitudes de até 200µO equipamento pode funcionar em modo contínuo, 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassónicos personalizados.
Qual o ultrassonificador da Hielscher é o mais adequado para o seu processo de produção de bebidas?
A escolha do sistema ultrassónico adequado depende do tamanho do lote, do caudal pretendido, da viscosidade, do teor alcoólico, do tamanho de gotículas necessário e do calendário de produção. Comece por realizar ensaios laboratoriais para confirmar a estabilidade da formulação e, em seguida, passe para o processamento em linha a nível piloto ou industrial, utilizando o mesmo princípio de processamento ultrassónico.
| Fase de produção | Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|---|
| Formulação em laboratório | 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| Desenvolvimento de receitas e produção em pequenas quantidades | 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| Testes-piloto e produção artesanal | 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| Produção industrial em linha | 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| Produção contínua em grande escala | n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000hdT |
| Linhas de produção de grande dimensão | n.d. | maior | grupo de UIP16000hdT |
Perguntas frequentes: Nanoemulsões de canabinóides em bebidas alcoólicas
Por que razão os canabinóides são difíceis de dissolver em bebidas alcoólicas?
Os canabinóides, como o CBD, o THC, o CBG e os extratos de canábis de espectro completo, são hidrofóbicos, o que significa que não se dissolvem bem em bebidas à base de água. O etanol de alta graduação alcoólica consegue dissolver os canabinóides mais facilmente, mas a maioria das bebidas de consumo tem teores alcoólicos muito mais baixos. Em bebidas de baixo teor alcoólico, cocktails, seltzers e bebidas prontas a beber, os canabinóides têm de ser finamente emulsionados para se manterem uniformemente distribuídos e visualmente estáveis.
De que forma o ultrassom ajuda a dissolver os canabinóides nas bebidas?
Os processadores ultrassónicos geram forças de cavitação intensas nos líquidos. Estas forças fragmentam as fases oleosas que contêm canabinóides em gotículas muito pequenas e distribuem-nas uniformemente na matriz da bebida. Com um emulsionante adequado de qualidade alimentar, a nanoemulsificação ultrassónica pode produzir bebidas com canabinóides transparentes ou com dispersão fina, com uma estabilidade física melhorada.
A emulsificação por ultrassons pode ser utilizada em bebidas com CBD e THC?
Sim. A emulsificação por ultrassons pode ser utilizada para extratos de canábis com CBD, THC, CBG e de espectro completo. O processo é adequado para fabricantes de bebidas que desenvolvem bebidas espirituosas com infusão de canábis, cocktails prontos a beber, hard seltzers, bitters, aperitivos, bebidas de canábis sem álcool e outros produtos de bebidas funcionais. Os produtores devem verificar se a sua formulação, teor de canabinóides, rotulagem e canais de venda cumprem os regulamentos locais aplicáveis.
O que torna uma bebida com canabinóides límpida e estável?
A clareza e a estabilidade dependem do tamanho das gotículas, da escolha do emulsionante, da concentração de canabinóides, do teor de álcool, do teor de açúcar, do pH, da temperatura e das condições de armazenamento. A nanoemulsificação por ultrassons ajuda a reduzir o tamanho das gotículas e a melhorar a distribuição, o que pode diminuir a turvação, a formação de camadas, a sedimentação e a separação de fases.
Que emulsionantes podem ser utilizados nas nanoemulsões de bebidas com canabinóides?
As formulações de bebidas com canabinóides requerem normalmente emulsionantes ou estabilizantes de qualidade alimentar que sejam compatíveis com a matriz da bebida e com os requisitos regulamentares. A escolha do melhor emulsionante depende do extrato de canabinóides, do perfil de sabor pretendido, do teor alcoólico, dos requisitos de rotulagem e do nível de transparência pretendido. Os sistemas ultrassónicos da Hielscher podem ser testados com diferentes sistemas de emulsionantes durante o desenvolvimento da formulação.
O processamento por ultrassons altera o sabor das bebidas à base de canábis?
O processamento por ultrassons melhora a dispersão, mas não elimina automaticamente o sabor característico dos extratos de canábis. A qualidade do sabor depende do extrato, do perfil de terpenos, do emulsionante, da dosagem e da base da bebida. No caso dos extratos de THC e de espectro completo, pode ser necessário mascarar o sabor ou combiná-lo cuidadosamente com outros sabores.
A nanoemulsificação por ultrassons é adequada para a produção industrial de bebidas?
Sim. A Hielscher fornece sistemas ultrassónicos desde a escala laboratorial até à produção piloto e à produção industrial em linha. Os fabricantes de bebidas podem começar com pequenos ensaios de formulação, otimizar os parâmetros do processo e escalar esse mesmo processo ultrassónico para a produção contínua com células de fluxo e processadores ultrassónicos industriais.
Que parâmetros do processo devem os técnicos de bebidas controlar?
Entre os parâmetros importantes contam-se a amplitude, a potência ultrassónica de entrada, o caudal, o tempo de permanência, a temperatura, a pressão, a concentração do emulsionante, a concentração de canabinóides e o número de passagens. Para efeitos de controlo de qualidade, os técnicos de bebidas devem monitorizar o tamanho das gotículas, a turbidez, a estabilidade de fase, a distribuição dos canabinóides, o sabor e o desempenho em termos de prazo de validade.
É possível integrar sistemas ultrassónicos numa linha de produção de bebidas já existente?
Sim. Os processadores ultrassónicos industriais podem ser configurados para processamento em linha e integrados com bombas, tanques, permutadores de calor, células de fluxo e equipamento de produção de bebidas já existente. A sonicação em linha é especialmente útil para o aumento de escala controlado, a garantia de qualidade reprodutível e a produção contínua.
Como escolher o ultrassonificador Hielscher adequado para bebidas à base de canabinóides?
A escolha do sistema adequado depende do tamanho do lote, do caudal pretendido, da viscosidade, do teor alcoólico, do tamanho de gotículas necessário e do calendário de produção. Os pequenos ultrasonicadores são adequados para a formulação em laboratório e para testes de viabilidade, enquanto os sistemas industriais da Hielscher são utilizados para ensaios-piloto, produção artesanal e fabrico contínuo em linha.
Literatura / Referências
- 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, um potente sonicador industrial de 4000 watts, para a produção em linha de bebidas de canábis com infusão de nanopartículas e nanoemulsificadas.
Ultrassons de alto desempenho: a gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro, desde ultrassonificadores compactos de laboratório e unidades de bancada até sistemas ultrassónicos industriais completos.