Растворение каннабиноидов в алкогольных напитках с помощью ультразвукового наноэмульгирования
Производите прозрачные, стабильные напитки с CBD, THC, CBG и экстрактами каннабиса полного спектра с помощью масштабируемого ультразвукового наноэмульгирования. Каннабиноиды представляют собой жирорастворимые соединения и могут вызывать помутнение, образование кольца, осаждение, неприятный вкус и неравномерность дозирования, если они недостаточно хорошо диспергированы в алкогольных или слабоалкогольных напитках. Высокопроизводительные ультразвуковые эмульгаторы Hielscher Ultrasonics создают мелкодисперсные наноэмульсии каннабиноидов, обеспечивающие прозрачность, долговременную физическую стабильность и воспроизводимое распределение активных веществ.
От разработки рецептуры до непрерывного производства в потоке – ультразвуковые аппараты Hielscher помогают производителям напитков контролировать размер капель, использование эмульгатора, температуру, время пребывания и производительность. Используйте системы ультразвукового эмульгирования Hielscher для крепких алкогольных напитков с CBD, коктейлей с THC, газированных напитков с каннабисом, биттеров, аперитивов, безалкогольных напитков с каннабисом и рецептур функциональных напитков.
Производите наноэмульгированные напитки с помощью ультразвукового аппарата UP400St
Почему сложно вводить каннабиноиды в состав напитков
Каннабиноиды хорошо растворяются в спирте очень высокой крепости. Однако спирт крепостью 190 proof, содержащий приблизительно 92,4% этанола по массе, не подходит для большинства потребительских напитков из-за сильного физиологического воздействия, резкого вкуса и ограниченной гибкости при разработке рецептур. Большинство коммерческих напитков с каннабисом, включая крепкие алкогольные напитки, готовые к употреблению коктейли, газированные напитки и продукты с низкой объёмной долей спирта, требуют более низкого содержания алкоголя, приятного вкусового профиля и стабильного внешнего вида.
Чтобы вводить в напитки экстракты каннабиса, такие как CBD, THC, CBG и экстракты конопли или каннабиса полного спектра, содержащую каннабиноиды масляную фазу необходимо разбить на очень мелкие капли и стабилизировать совместимым пищевым эмульгатором. Ультразвуковое наноэмульгирование создаёт интенсивные силы сдвига, которые диспергируют масляную фазу в алкогольной или водно-спиртовой матрице напитка. В результате получаются прозрачные или мелкодисперсные напитки с каннабиноидами, обладающие улучшенной стабильностью, равномерным распределением активных веществ и привлекательным внешним видом.
Ультразвуковое наноэмульгирование для прозрачных напитков с CBD и THC
Ультразвуковые процессоры Hielscher создают акустическую кавитацию в жидкостях. Возникающие при этом интенсивный сдвиг, микропотоки и колебания давления разбивают содержащие каннабиноиды масляные фазы на капли наноразмера и равномерно распределяют их по всему напитку. В сочетании с подходящим пищевым эмульгатором ультразвук помогает создавать прозрачные или полупрозрачные наноэмульсии для алкогольных и безалкогольных напитков с каннабисом.
Узкая кривая распределения капель наноэмульсии конопляного масла в воде, приготовленной с помощью ультразвукового аппарата UP400St.
- Эффективная и быстрая гомогенизация с интенсивным сдвигом
- Прозрачный или визуально чистый напиток
- Малый размер капель для повышения стабильности дисперсии
- Воспроизводимое распределение активных веществ для равномерного дозирования
- Подходит для CBD, THC, CBG и экстрактов полного спектра
- Совместимость с различными системами пищевых эмульгаторов
- Масштабирование от разработки рецептуры в лаборатории до промышленного производства в потоке
- Простота эксплуатации и точное управление процессом
Последовательность технологического процесса для специалистов по производству напитков
Следующая последовательность операций помогает группам исследований и разработок и производственным специалистам разрабатывать стабильные рецептуры напитков с каннабиноидами и переносить их из лаборатории в производство в потоке.
| Этап процесса | На что обратить внимание специалисту | Цель |
|---|---|---|
| 1. Определите матрицу напитка | Объёмная доля спирта (ABV), pH, содержание сахара, газирование, вкусоароматическая система, консерванты | Определить ограничения совместимости до добавления каннабиноидов |
| 2. Подготовьте каннабиноидную фазу | CBD, THC, CBG, экстракт полного спектра, масло-носитель, терпеновый профиль | Создать фазу активных веществ с контролируемыми характеристиками для точного дозирования |
| 3. Выберите эмульгатор | Пищевой, соответствующий концепции «чистой этикетки», совместимый с алкоголем, нейтральный по вкусу | Стабилизировать наноэмульсию и способствовать прозрачности напитка |
| 4. Выполните предварительное смешивание | Грубодисперсная эмульсия, контролируемая последовательность добавления, отсутствие подсоса воздуха | Подготовить состав к эффективной обработке ультразвуком |
| 5. Обработайте ультразвуком | Амплитуда, подводимая мощность, расход, время пребывания, температура | Уменьшить размер капель и гомогенизировать каннабиноидную фазу |
| 6. Контроль качества | Размер капель, мутность, распределение активных веществ, стабильность фаз | Подтвердить соответствие напитка спецификации |
| 7. Испытания срока хранения | Циклы нагрева и охлаждения, воздействие света, время хранения, стабильность газирования | Подтвердить стабильность в реальных условиях обращения на рынке |
| 8. Масштабирование | Периодический режим, рециркуляция или непрерывная работа в потоке | Перенести рецептуру в коммерческое производство |
Ключевые параметры рецептуры для стабильных напитков с каннабиноидами
Успешное производство напитков с каннабиноидами зависит от взаимодействия качества экстракта, химических свойств эмульгатора, содержания алкоголя и параметров ультразвукового процесса. При разработке рецептуры специалисты по производству напитков должны документировать следующие переменные:
- Размер капель: Меньшие капли способствуют прозрачности, физической стабильности и равномерному распределению каннабиноидов.
- Концентрация эмульгатора: Количество эмульгатора должно быть достаточным для стабилизации границы раздела масло–вода или масло–спирт без появления постороннего привкуса или чрезмерного пенообразования.
- Содержание алкоголя: Этанол высокой крепости легче растворяет каннабиноиды, тогда как напитки с низкой объёмной долей спирта обычно требуют более интенсивного эмульгирования и стабилизации.
- Температура: Подвод ультразвуковой энергии может повышать температуру жидкости. Для составов с чувствительными к температуре вкусоароматическими свойствами может потребоваться охлаждение или теплообмен в потоке.
- Время пребывания и расход: Обработка ультразвуком в потоке позволяет точно контролировать подвод энергии на единицу объёма.
- Количество проходов: Рециркуляция или несколько проходов при необходимости могут дополнительно уменьшить размер капель.
- Матрица напитка: Сахар, кислоты, газирование, красители, ароматизаторы и консерванты могут влиять на прозрачность и долговременную стабильность эмульсии.
Советы по улучшению наноэмульсий для напитков с каннабиноидами
| Проблема | Вероятная причина | Рекомендуемая корректировка |
|---|---|---|
| Помутнение или мутность | Слишком крупные капли; несовместимый эмульгатор; чрезмерное содержание масляной фазы | Увеличьте интенсивность ультразвука, оптимизируйте соотношение эмульгатора или уменьшите содержание каннабиноидов |
| Образование кольца | Масляная фаза не полностью стабилизирована | Улучшите подбор эмульгатора, повысьте качество предварительного смешивания или выполните дополнительный проход обработки ультразвуком |
| Осаждение | Примеси в экстракте, воски или нестабильная дисперсия | Используйте более чистый экстракт, улучшите фильтрацию и оптимизируйте условия обработки ультразвуком |
| Горький вкус или чрезмерно выраженный вкус каннабиса | Профиль экстракта, содержание терпенов или высокая концентрация THC либо экстракта полного спектра | Используйте маскировку вкуса, снизьте дозу на порцию или выберите более чистый экстракт |
| Пенообразование при обработке | Система поверхностно-активных веществ, подсос воздуха или условия работы насоса | Уменьшите захват воздуха, оптимизируйте заполнение проточной ячейки и отрегулируйте скорость насоса |
| Повышение температуры | Высокий подвод энергии или недостаточное охлаждение | Используйте охлаждение в потоке, сократите время рециркуляции или контролируйте время пребывания |
| Непостоянное содержание действующих веществ | Недостаточное смешивание, разделение фаз или ненадлежащий отбор проб | Подтвердите однородность, отбирайте пробы на разных уровнях резервуара и улучшите диспергирование в потоке |
Каннабиноиды, растворённые на наноуровне, для улучшения диспергирования и биодоступности
Каннабиноиды плохо растворимы в воде и обладают природной гидрофобностью. В напитках это затрудняет обеспечение прозрачности, стабильности и равномерного дозирования. Наноэмульсии, липосомы и твёрдолипидные носители используются в фармацевтике, нутрицевтике и производстве функциональных пищевых продуктов для улучшения диспергирования и повышения доступности липофильных биоактивных соединений.
Ультразвуковое наноэмульгирование увеличивает площадь поверхности содержащей каннабиноиды фазы за счёт уменьшения капель до очень малых размеров. Это улучшает распределение в матрице напитка и может способствовать улучшению характеристик растворения при употреблении. Производители напитков должны подтверждать биодоступность, заявления о времени наступления действия и заявления о дозировке в соответствии с применимыми аналитическими и нормативными требованиями на целевых рынках.
Крепкие алкогольные напитки с THC и готовые к употреблению напитки с каннабисом
Разработка рецептур напитков с THC особенно сложна. THC обладает интенсивным вкусовым профилем, и многие бренды напитков требуют чистого, мягкого вкуса наряду со стабильной дисперсией и равномерным дозированием. Ультразвуковое наноэмульгирование помогает диспергировать содержащие THC экстракты в крепких алкогольных напитках, коктейлях, газированных напитках, биттерах и других основах для напитков. Однако качество вкуса также зависит от выбора экстракта, терпенового профиля, выбора эмульгатора, дозировки и вкусоароматической системы напитка.
Для напитков с THC, CBD и экстрактами каннабиса полного спектра производители должны проверять требования к рецептуре, дозировке, маркировке, упаковке и распространению в соответствующей юрисдикции. Правила, касающиеся каннабиса, алкоголя и продуктов, сочетающих каннабис с алкоголем, могут существенно различаться в зависимости от рынка.
Применение в производстве напитков
- крепких алкогольных напитков с CBD и THC
- рецептур водки, виски, рома и джина
- биттеров и аперитивов, таких как амаро
- готовых к употреблению коктейлей и смешанных напитков
- хард-зельцеров и алкогольной газированной воды
- напитков на основе пива и солода
- алкогольных лимонадов и газированных прохладительных напитков
- фруктовых соков, лимонадов и безалкогольных напитков с каннабисом
- функциональных напитков с CBD, CBG или экстрактами полного спектра
Ультразвуковая ароматизация и введение растительных компонентов
Ультразвуковую экстракцию также можно применять для производства безалкогольных и алкогольных напитков с каннабисом и дополнительными растительными вкусоароматическими соединениями. Например, обработку ультразвуком можно использовать для обогащения напитка с каннабисом травами, специями, кожурой цитрусовых, растительными компонентами для биттеров или другими вкусоароматическими ингредиентами. Это может улучшить органолептический профиль и способствовать разработке напитков с отличительными характеристиками.
Ультразвуковые процессоры с интенсивным сдвигом для растворения и эмульгирования
Hielscher Ultrasonics предлагает широкий ассортимент высокопроизводительных ультразвуковых аппаратов для наноэмульгирования каннабиноидов в алкогольных и безалкогольных напитках. Напитки с каннабисом, аперитивы, крепкие алкогольные напитки и коктейли можно создавать путём смешивания фитоканнабиноидов, таких как CBD, THC, CBG, или экстрактов каннабиса полного спектра с жидкостями, пригодными для питья.
Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокие амплитуды. При амплитудах до 200µm возможна непрерывная работа в производстве в режиме 24/7. Для ещё более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальным требованиям.
Какой ультразвуковой аппарат Hielscher подходит для вашего процесса производства напитков?
Выбор подходящей ультразвуковой системы зависит от объёма партии, целевого расхода, вязкости, содержания алкоголя, требуемого размера капель и графика производства. Начните с лабораторных испытаний, чтобы подтвердить стабильность рецептуры, затем переходите к пилотной или промышленной обработке в потоке, используя тот же принцип ультразвукового процесса.
| Стадия производства | Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|---|
| Разработка рецептуры в лаборатории | от 1 до 500mL | от 10 до 200mL/min | UP100H |
| Разработка рецептуры и небольшие партии | от 10 до 2000mL | от 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Пилотные испытания и крафтовое производство | от 0,1 до 20L | от 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| Промышленное производство в потоке | от 10 до 100L | от 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| Непрерывное производство больших объёмов | n.a. | от 10 до 100L/min | UIP16000hdT |
| Очень крупные производственные линии | n.a. | более высокий | Кластер аппаратов UIP16000hdT |
Часто задаваемые вопросы: наноэмульсии каннабиноидов в алкогольных напитках
Почему каннабиноиды трудно растворить в алкогольных напитках?
Каннабиноиды, такие как CBD, THC, CBG, и экстракты каннабиса полного спектра гидрофобны, то есть они плохо растворяются в напитках на водной основе. Этанол высокой крепости может легче растворять каннабиноиды, но большинство потребительских напитков содержат значительно меньше алкоголя. В напитках с низкой объёмной долей спирта, коктейлях, газированных напитках и готовых к употреблению напитках каннабиноиды необходимо тонко эмульгировать, чтобы они оставались равномерно распределёнными и сохраняли стабильный внешний вид.
Как ультразвук помогает растворять каннабиноиды в напитках?
Ультразвуковые процессоры создают интенсивные кавитационные силы в жидкостях. Эти силы разбивают содержащие каннабиноиды масляные фазы на очень мелкие капли и равномерно распределяют их в матрице напитка. С подходящим пищевым эмульгатором ультразвуковое наноэмульгирование может создавать прозрачные или мелкодисперсные напитки с каннабиноидами и улучшенной физической стабильностью.
Можно ли использовать ультразвуковое эмульгирование для напитков с CBD и THC?
Да. Ультразвуковое эмульгирование можно использовать для CBD, THC, CBG и экстрактов каннабиса полного спектра. Процесс подходит производителям напитков, разрабатывающим крепкие алкогольные напитки с каннабисом, готовые к употреблению коктейли, хард-зельцеры, биттеры, аперитивы, безалкогольные напитки с каннабисом и другие функциональные напитки. Производители должны проверять, что их рецептура, содержание каннабиноидов, маркировка и каналы продаж соответствуют применимым местным нормативным требованиям.
Что обеспечивает прозрачность и стабильность напитка с каннабиноидами?
Прозрачность и стабильность зависят от размера капель, выбора эмульгатора, концентрации каннабиноидов, содержания алкоголя, содержания сахара, pH, температуры и условий хранения. Ультразвуковое наноэмульгирование помогает уменьшить размер капель и улучшить распределение, что может уменьшить помутнение, всплывание капель с образованием концентрированного слоя, осаждение и разделение фаз.
Какие эмульгаторы можно использовать для наноэмульсий в напитках с каннабиноидами?
Рецептуры напитков с каннабиноидами обычно требуют пищевых эмульгаторов или стабилизаторов, совместимых с матрицей напитка и нормативными требованиями. Наилучший эмульгатор зависит от экстракта каннабиноидов, желаемого вкусового профиля, содержания алкоголя, требований к маркировке и целевой прозрачности. Ультразвуковые системы Hielscher можно испытывать с различными системами эмульгаторов при разработке рецептуры.
Изменяет ли ультразвуковая обработка вкус напитков с каннабисом?
Ультразвуковая обработка улучшает диспергирование, но не устраняет автоматически характерный вкус экстрактов каннабиса. Качество вкуса зависит от экстракта, терпенового профиля, эмульгатора, дозировки и основы напитка. Для THC и экстрактов полного спектра может потребоваться маскировка вкуса или тщательный подбор сочетающихся вкусов.
Подходит ли ультразвуковое наноэмульгирование для промышленного производства напитков?
Да. Hielscher поставляет ультразвуковые системы от лабораторного масштаба до пилотного и промышленного производства в потоке. Производители напитков могут начать с небольших испытаний рецептур, оптимизировать параметры процесса и масштабировать тот же ультразвуковой процесс до непрерывного производства с использованием проточных ячеек и промышленных ультразвуковых процессоров.
Какие параметры процесса должны контролировать специалисты по производству напитков?
Важные параметры включают амплитуду, подводимую ультразвуковую мощность, расход, время пребывания, температуру, давление, концентрацию эмульгатора, концентрацию каннабиноидов и количество проходов. Для контроля качества специалисты по производству напитков должны отслеживать размер капель, мутность, стабильность фаз, распределение каннабиноидов, вкус и сохранение характеристик в течение срока хранения.
Можно ли интегрировать ультразвуковые системы в существующую линию производства напитков?
Да. Промышленные ультразвуковые процессоры можно конфигурировать для обработки в потоке и интегрировать с насосами, резервуарами, теплообменниками, проточными ячейками и существующим оборудованием для производства напитков. Обработка ультразвуком в потоке особенно полезна для контролируемого масштабирования, воспроизводимого качества и непрерывного производства.
Как выбрать подходящий ультразвуковой аппарат Hielscher для напитков с каннабиноидами?
Выбор подходящей системы зависит от объёма партии, целевого расхода, вязкости, содержания алкоголя, требуемого размера капель и графика производства. Небольшие ультразвуковые аппараты подходят для разработки рецептур в лаборатории и испытаний технологической осуществимости, а промышленные системы Hielscher используются для пилотных испытаний, крафтового производства и непрерывного производства в потоке.
Литература / Ссылки
- 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, мощный промышленный ультразвуковой аппарат мощностью 4000 Вт, для производства в потоке напитков с каннабисом, обогащённых на наноуровне и наноэмульгированных.
Высокопроизводительное ультразвуковое оборудование: ассортимент Hielscher охватывает весь спектр – от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов и настольных установок до полноценных промышленных ультразвуковых систем.