Dizolvarea canabinoizilor în băuturi alcoolice prin nanoemulsificare cu ultrasunete
Obțineți băuturi clare și stabile pe bază de CBD, THC, CBG și canabis cu spectru complet, prin nanoemulsificare ultrasonică scalabilă. Canabinoizii sunt compuși solubili în ulei și pot provoca tulburări, formarea de inele, sedimentare, gust neplăcut și dozare inconsistentă atunci când nu sunt dispersați corespunzător în sistemele de băuturi alcoolice sau cu conținut redus de alcool. Hielscher Ultrasonics’ Emulsificatoarele cu ultrasunete de înaltă performanță creează nanoemulsii fine de canabinoizi, care se caracterizează prin aspect transparent, stabilitate fizică pe termen lung și distribuție reproductibilă a substanței active.
De la elaborarea rețetelor până la producția continuă în linie, sonicatoarele Hielscher ajută producătorii de băuturi să controleze dimensiunea picăturilor, utilizarea emulgatorilor, temperatura, timpul de staționare și randamentul. Utilizați sistemele de emulsificare cu ultrasunete Hielscher pentru băuturi spirtoase cu CBD, cocktailuri cu infuzie de THC, băuturi carbogazoase cu canabis, bitteruri, aperitive, băuturi fără alcool pe bază de canabis și formulări de băuturi funcționale.
Producerea de băuturi nanoemulsionate cu aparatul Sonicator UP400St
De ce este dificilă formularea canabinoizilor în băuturi
Canabinoizii se dizolvă bine în alcoolul cu grad alcoolic foarte ridicat. Cu toate acestea, alcoolul cu gradul de 190, care conține aproximativ 92,4% etanol în greutate, nu este potrivit pentru majoritatea băuturilor destinate consumatorilor, din cauza efectului fiziologic puternic, a gustului aspru și a flexibilității limitate în ceea ce privește formularea. Majoritatea băuturilor comerciale pe bază de canabis, inclusiv băuturile spirtoase, cocktailurile RTD, băuturile carbogazoase și produsele cu un conținut redus de alcool, necesită un conținut mai scăzut de alcool, un profil aromatic plăcut și un aspect stabil.
Pentru a integra extracte de canabis, precum CBD, THC, CBG și extracte de cânepă sau canabis cu spectru complet, în produse de băut, faza uleioasă care conține canabinoizi trebuie transformată în picături foarte mici și stabilizată cu un emulgator compatibil de calitate alimentară. Nanoemulsificarea cu ultrasunete creează forțe intense de forfecare care dispersează faza uleioasă în matricea băuturii alcoolice sau azo-alcoolice. Acest lucru produce băuturi cu canabinoizi limpezi sau fin dispersate, cu stabilitate îmbunătățită, distribuție consistentă a substanțelor active și aspect optic atractiv.
Nanoemulsificare cu ultrasunete pentru băuturi transparente cu CBD și THC
Procesoarele cu ultrasunete Hielscher generează cavitație acustică în lichide. Forța de forfecare ridicată, microcurentele și fluctuațiile de presiune rezultate fragmentează fazele uleioase care conțin canabinoizi în picături de dimensiuni nanometrice și le distribuie uniform în întreaga băutură. Atunci când este combinat cu un emulgator adecvat de calitate alimentară, ultrasunetele ajută la crearea de nanoemulsii transparente sau translucide pentru băuturi alcoolice și nealcoolice infuzate cu canabis.
Curba de distribuție îngustă a nanoemulsiei de ulei de cânepă în apă preparată cu ultrasonicator UP400St.
- Omogenizare eficientă și rapidă cu forță de forfecare ridicată
- Aspectul limpede sau transparent al băuturii
- Dimensiunea mică a picăturilor pentru o stabilitate îmbunătățită a dispersiei
- Distribuție activă reproductibilă pentru o dozare uniformă
- Potrivit pentru extracte de CBD, THC, CBG și cu spectru complet
- Compatibil cu diverse sisteme de emulgatori de calitate alimentară
- Scalabil de la formularea de laborator până la producția industrială în linie
- Utilizare simplă cu control precis al procesului
Fluxul de lucru pentru tehnicienii din industria băuturilor
Următorul flux de lucru ajută departamentul de cercetare și dezvoltare din domeniul băuturilor&Echipele D și tehnicienii de producție elaborează formule stabile de băuturi pe bază de canabinoizi și le transferă din laborator în linia de producție.
| Etapa procesului | În prim-plan: tehnicianul | Scop |
|---|---|---|
| 1. Definiți matricea băuturilor | Conținut de alcool, pH, conținut de zahăr, carbonatare, profil aromatic, conservanți | Identificați limitele de compatibilitate înainte de a adăuga canabinoizi |
| 2. Pregătiți faza canabinoidă | CBD, THC, CBG, extract cu spectru complet, ulei purtător, profil terpenic | Creați o fază activă controlată pentru o dozare precisă |
| 3. Alegeți emulgatorul | De calitate alimentară, cu etichetă curată, compatibil cu alcoolul, fără aromă | Stabilizează nanoemulsia și contribuie la menținerea clarității băuturii |
| 4. Pre-mix | Emulsie grosieră, secvență controlată de adăugare, fără pătrunderea aerului | Pregătiți soluția pentru o sonicare eficientă |
| 5. Sonicare | Amplitudine, putere consumată, debit, timp de staționare, temperatură | Reducerea dimensiunii picăturilor și omogenizarea fazei de canabinoizi |
| 6. Controlul calității | Dimensiunea picăturilor, turbiditatea, distribuția activă, stabilitatea fazei | Verificați dacă băutura respectă specificațiile |
| 7. Testarea duratei de valabilitate | Cicluri de încălzire/răcire, expunerea la lumină, durata de depozitare, stabilitatea carbonatării | Validarea stabilității în condiții realiste de piață |
| 8. Extindere | Funcționare în serie, cu recirculare sau continuă în linie | Trecerea formulării la producția comercială |
Parametri cheie de formulare pentru băuturi stabile pe bază de canabinoizi
Producerea cu succes a băuturilor pe bază de canabinoizi depinde de interacțiunea dintre calitatea extractului, compoziția chimică a emulgatorului, conținutul de alcool și parametrii procesului cu ultrasunete. În timpul elaborării rețetei, tehnicienii specializați în băuturi ar trebui să documenteze următoarele variabile:
- Dimensiunea picăturilor: Picăturile mai mici asigură claritatea, stabilitatea fizică și distribuția uniformă a canabinoizilor.
- Concentrația emulgatorului: Emulgatorul trebuie să fie suficient pentru a stabiliza interfața ulei-apă sau ulei-alcool, fără a provoca alterarea gustului sau formarea excesivă de spumă.
- Conținut de alcool: Etanolul cu grad alcoolic ridicat dizolvă canabinoizii mai ușor, în timp ce băuturile cu un conținut redus de alcool necesită, de obicei, o emulsificare și o stabilizare mai puternice.
- Temperatură: Aportul de energie ultrasonică poate crește temperatura lichidului. Pentru formulele sensibile la aromă, poate fi necesară răcirea sau un schimb de căldură în linie.
- Timpul de staționare și debitul: Sonicarea în linie permite un control precis al energiei furnizate pe unitate de volum.
- Numărul de treceri: Recircularea sau trecerile multiple pot reduce și mai mult dimensiunea picăturilor, dacă este necesar.
- Tabelul băuturilor: Zahărul, acizii, dioxidul de carbon, coloranții, aromele și conservanții pot influența claritatea și stabilitatea pe termen lung a emulsiei.
Sfaturi pentru îmbunătățirea nanoemulsiilor din băuturile cu canabinoizi
| Problemă | Cauza probabilă | Modificare propusă |
|---|---|---|
| Ceață sau opacitate | Picături prea mari; emulgator incompatibil; fază uleioasă supraîncărcată | Creșteți intensitatea ultrasunetelor, optimizați proporția de emulgator sau reduceți concentrația de canabinoizi |
| Formarea inelului | Faza uleioasă nu este complet stabilizată | Îmbunătățiți alegerea emulgatorului, sporiți calitatea preamestecării sau efectuați o etapă suplimentară de sonicare |
| Sedimentare | Îndepărtați impuritățile, cerurile sau dispersia instabilă | Folosiți un extract mai curat, îmbunătățiți filtrarea și optimizați condițiile de sonicare |
| Gust amar sau cu o notă pronunțată de canabis | Profilul extractului, conținutul de terpeni sau concentrația ridicată de THC/spectru complet | Folosiți tehnici de mascare a gustului, reduceți doza pe porție sau alegeți un extract mai pur |
| Formarea spumei în timpul procesării | Sistemul de surfactanți, condițiile de admisie a aerului sau ale pompei | Reduceți antrenarea aerului, optimizați umplerea celulei de curgere și reglați turația pompei |
| Creșterea temperaturii | Consum ridicat de energie sau răcire insuficientă | Utilizați răcirea în linie, reduceți timpul de recirculare sau controlați timpul de staționare |
| Eficacitate variabilă | Amestecare necorespunzătoare, separarea fazelor sau prelevarea inadecvată | Verificați omogenitatea, prelevați probe la diferite niveluri ale rezervorului și îmbunătățiți dispersia în linie |
Canabinoizi nano-dizolvați pentru o dispersie și o biodisponibilitate îmbunătățite
Canabinoizii sunt slab solubili în apă și hidrofobi în mod natural. În cazul băuturilor, acest lucru ridică provocări în ceea ce privește claritatea, stabilitatea și dozarea uniformă. Nanoemulsiile, lipozomii și purtătorii lipidici solizi sunt utilizați în aplicații farmaceutice, nutraceutice și din domeniul alimentelor funcționale pentru a îmbunătăți dispersia și a favoriza disponibilitatea compușilor bioactivi lipofili.
Nanoemulsificarea cu ultrasunete mărește suprafața fazei care conține canabinoizi prin reducerea picăturilor la dimensiuni foarte mici. Acest lucru îmbunătățește distribuția în matricea băuturii și poate contribui la un comportament de dizolvare îmbunătățit în timpul consumului. Producătorii de băuturi ar trebui să valideze biodisponibilitatea, afirmațiile privind timpul de acțiune și cele privind doza, în conformitate cu cerințele analitice și de reglementare aplicabile pe piețele lor țintă.
Băuturi spirtoase cu conținut de THC și băuturi gata preparate pe bază de canabis
Formularea băuturilor cu conținut de THC este deosebit de exigentă. THC-ul are un profil aromatic intens, iar multe mărci de băuturi necesită un gust curat și delicat, pe lângă o dispersie stabilă și o dozare uniformă. Nanoemulsificarea cu ultrasunete ajută la dispersarea extractelor care conțin THC în băuturi spirtoase, cocktailuri, apă minerală, bitter și alte baze pentru băuturi. Cu toate acestea, calitatea aromei depinde și de selecția extractului, profilul terpenic, alegerea emulgatorului, dozaj și sistemul de arome al băuturii.
În ceea ce privește băuturile pe bază de canabis cu THC, CBD și cu spectru complet, producătorii trebuie să verifice cerințele privind compoziția, dozajul, etichetarea, ambalarea și distribuția în jurisdicția relevantă. Reglementările privind canabisul, alcoolul și produsele combinate pe bază de canabis și alcool pot varia semnificativ de la o piață la alta.
Aplicații în domeniul băuturilor
- Băuturi spirtoase cu CBD și THC
- rețete de vodcă, whisky, rom și gin
- băuturi amare și aperitive, precum amaro
- Cocktailuri RTD și băuturi mixte
- băuturi răcoritoare cu alcool și ape carbogazoase cu alcool
- băuturi pe bază de bere și malț
- limonade și băuturi răcoritoare cu alcool
- sucuri de fructe, limonade și băuturi fără alcool pe bază de canabis
- băuturi funcționale cu CBD, CBG sau extracte cu spectru complet
Aromatizare cu ultrasunete și infuzie de plante
Extracția cu ultrasunete poate fi utilizată și pentru producerea de băuturi cu infuzie de canabis, alcoolice sau fără alcool, cu compuși aromatici botanici suplimentari. De exemplu, sonicația poate fi utilizată pentru a infuza o băutură pe bază de canabis cu ierburi, condimente, coji de citrice, plante amare sau alte ingrediente aromatizante. Acest lucru poate îmbunătăți profilul senzorial și poate sprijini dezvoltarea unor produse de băuturi diferențiate.
Procesoare cu ultrasunete de înaltă forfecare pentru dizolvare și emulsionare
Hielscher Ultrasonics oferă o gamă largă de aparate cu ultrasunete de înaltă performanță pentru nanoemulsificarea canabinoizilor în băuturi alcoolice și nealcoolice. Băuturile, aperitivele, băuturile spirtoase și cocktailurile cu infuzie de canabis pot fi formulate prin amestecarea fitocannabinoizilor, cum ar fi CBD, THC, CBG sau extracte de canabis cu spectru complet, în lichide potabile.
Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher pot genera amplitudini foarte mari. Amplitudini de până la 200µAparatul poate funcționa continuu, 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână. Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode cu ultrasunete personalizate.
Care aparat cu ultrasunete Hielscher se potrivește procesului dumneavoastră de producție a băuturilor?
Alegerea sistemului cu ultrasunete adecvat depinde de dimensiunea lotului, de debitul țintă, de vâscozitate, de conținutul de alcool, de dimensiunea picăturilor dorită și de programul de producție. Începeți cu teste de laborator pentru a confirma stabilitatea formulării, apoi treceți la procesarea pilot sau industrială în linie, utilizând același principiu de procesare cu ultrasunete.
| Etapa de producție | Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|---|
| Formulă de laborator | 1 până la 500 ml | 10 până la 200 ml/min | UP100H |
| Elaborarea rețetelor și producția în serii mici | 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| Studii pilot și producție artizanală | 0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L / min | UIP2000hdT |
| Producție industrială în linie | 10 până la 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| Producție continuă de mare volum | n.a. | 10 până la 100L / min | UIP16000hdT |
| Linii de producție de mari dimensiuni | n.a. | mai mare | grup de UIP16000hdT |
Întrebări frecvente: Nanoemulsiile de canabinoizi în băuturile alcoolice
De ce canabinoizii sunt greu de dizolvat în băuturile alcoolice?
Canabinoizii precum CBD, THC, CBG și extractele de canabis cu spectru complet sunt hidrofobe, ceea ce înseamnă că nu se dizolvă bine în băuturile pe bază de apă. Etanolul cu grad alcoolic ridicat poate dizolva canabinoizii mai ușor, dar majoritatea băuturilor de consum au un conținut de alcool mult mai scăzut. În băuturile cu conținut redus de alcool, cocktailuri, băuturi carbogazoase și băuturi gata de consum, canabinoizii trebuie emulsionați fin pentru a rămâne distribuiți uniform și stabili din punct de vedere vizual.
Cum ajută ultrasunetele la dizolvarea canabinoizilor în băuturi?
Procesoarele cu ultrasunete generează forțe intense de cavitație în lichide. Aceste forțe fragmentează fazele uleioase care conțin canabinoizi în picături foarte mici și le distribuie uniform în matricea băuturii. Cu ajutorul unui emulgator adecvat de calitate alimentară, nanoemulsificarea cu ultrasunete poate produce băuturi cu canabinoizi limpezi sau cu dispersie fină, cu o stabilitate fizică îmbunătățită.
Se poate folosi emulsificarea cu ultrasunete pentru băuturile cu CBD și THC?
Da. Emulsificarea cu ultrasunete poate fi utilizată pentru extracte de canabis cu CBD, THC, CBG și cu spectru complet. Procesul este potrivit pentru producătorii de băuturi care dezvoltă băuturi spirtoase cu infuzie de canabis, cocktailuri RTD, băuturi carbogazoase tari, bitteruri, aperitive, băuturi fără alcool pe bază de canabis și alte produse funcționale din categoria băuturilor. Producătorii trebuie să verifice dacă formularea, conținutul de canabinoizi, etichetarea și canalele de vânzare sunt conforme cu reglementările locale aplicabile.
Ce face ca o băutură pe bază de canabinoizi să fie limpede și stabilă?
Claritatea și stabilitatea depind de dimensiunea picăturilor, de alegerea emulgatorului, de concentrația de canabinoizi, de conținutul de alcool, de conținutul de zahăr, de pH, de temperatură și de condițiile de depozitare. Nanoemulsificarea cu ultrasunete contribuie la reducerea dimensiunii picăturilor și la îmbunătățirea distribuției, ceea ce poate reduce opacitatea, formarea stratului de grăsime, sedimentarea și separarea fazelor.
Ce emulgatori pot fi folosiți pentru nanoemulsiile din băuturile cu canabinoizi?
Formulele băuturilor pe bază de canabinoizi necesită, de obicei, emulgatori sau stabilizatori de calitate alimentară, compatibili cu matricea băuturii și cu cerințele normative. Alegerea celui mai potrivit emulgator depinde de extractul de canabinoizi, de profilul aromatic dorit, de conținutul de alcool, de cerințele de etichetare și de gradul de limpiditate vizat. Sistemele cu ultrasunete Hielscher pot fi testate cu diferite sisteme de emulgatori în timpul procesului de dezvoltare a formulelor.
Prelucrarea cu ultrasunete modifică gustul băuturilor pe bază de canabis?
Prelucrarea cu ultrasunete îmbunătățește dispersia, dar nu elimină automat gustul caracteristic al extractelor de canabis. Calitatea gustului depinde de extract, de profilul terpenic, de emulgator, de dozaj și de baza băuturii. În cazul extractelor cu THC și al celor cu spectru complet, poate fi necesară mascarea gustului sau o combinare atentă a aromelor.
Este nanoemulsificarea cu ultrasunete potrivită pentru producția industrială de băuturi?
Da. Hielscher furnizează sisteme cu ultrasunete, de la scara de laborator până la producția pilot și cea industrială în linie. Producătorii de băuturi pot începe cu mici teste de formulare, pot optimiza parametrii de proces și pot adapta același proces cu ultrasunete la producția continuă, folosind celule de flux și procesoare industriale cu ultrasunete.
Ce parametri de proces trebuie să monitorizeze tehnicienii din industria băuturilor?
Printre parametrii importanți se numără amplitudinea, puterea de intrare a ultrasunetelor, debitul, timpul de staționare, temperatura, presiunea, concentrația de emulgator, concentrația de canabinoizi și numărul de treceri. Pentru controlul calității, tehnicienii specializați în băuturi ar trebui să monitorizeze dimensiunea picăturilor, turbiditatea, stabilitatea fazelor, distribuția canabinoizilor, gustul și durata de valabilitate.
Se pot integra sistemele cu ultrasunete într-o linie de producție a băuturilor deja existentă?
Da. Procesoarele industriale cu ultrasunete pot fi configurate pentru procesarea în linie și integrate cu pompe, rezervoare, schimbătoare de căldură, celule de curgere și echipamentele existente de producție a băuturilor. Sonicarea în linie este deosebit de utilă pentru extinderea controlată a producției, asigurarea unei calități reproductibile și producția continuă.
Cum aleg aparatul cu ultrasunete Hielscher potrivit pentru băuturile pe bază de canabinoizi?
Alegerea sistemului potrivit depinde de dimensiunea lotului, de debitul țintă, de vâscozitate, de conținutul de alcool, de dimensiunea picăturilor dorită și de programul de producție. Aparatele cu ultrasunete de dimensiuni reduse sunt potrivite pentru formularea de laborator și testele de fezabilitate, în timp ce sistemele industriale Hielscher sunt utilizate pentru teste pilot, producția artizanală și producția continuă în linie.
Literatură / Referințe
- 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 sonicator industrial puternic de 4000 de wați, pentru producția în linie de băuturi pe bază de canabis cu infuzie de nanoparticule și nanoemulsificate.
Ultrasunete de înaltă performanță: gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru, de la aparate ultrasonice compacte de laborator și unități de banc până la sisteme industriale complete cu ultrasunete.


