Rozpúšťanie kanabinoidov v alkoholických nápojoch pomocou ultrazvukovej nanoemulgácie
Vyrábajte číre a stabilné nápoje s obsahom CBD, THC, CBG a konope s plným spektrom pomocou škálovateľnej ultrazvukovej nanoemulgácie. Kanabinoidy sú zlúčeniny rozpustné v oleji a môžu spôsobiť zakalenie, usadzovanie, zhoršenie chuti a nekonzistentné dávkovanie, ak nie sú správne rozptýlené v alkoholických alebo nízkoalkoholických nápojových systémoch. Hielscher Ultrasonics’ Vysoko výkonné ultrazvukové emulgátory vytvárajú jemné nanoemulzie kanabinoidov, ktoré sa vyznačujú priehľadným vzhľadom, dlhodobou fyzikálnou stabilitou a reprodukovateľným rozložením aktívnych látok.
Od vývoja receptúr až po nepretržitú výrobu v linke pomáhajú ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher výrobcom nápojov regulovať veľkosť kvapôčok, použitie emulgátorov, teplotu, dobu zdržania a priepustnosť. Použite ultrazvukové emulgačné systémy Hielscher pre liehoviny s CBD, koktaily s pridaním THC, konopné limonády, horké likéry, aperitívy, nealkoholické konopné nápoje a receptúry funkčných nápojov.
Výroba nápojov s nanoemulziou s prístrojom Sonicator UP400St
Prečo je ťažké začleniť kanabinoidy do nápojov
Kanabinoidy sa dobre rozpúšťajú v alkohole s veľmi vysokým obsahom alkoholu. Alkohol s obsahom 190 proof, čo predstavuje približne 92,4 % hmotnosti etanolu, však nie je vhodný pre väčšinu nápojov určených spotrebiteľom kvôli svojmu silnému fyziologickému účinku, ostrému chuti a obmedzenej flexibilite pri príprave receptúr. Väčšina komerčných nápojov s obsahom konope, vrátane destilátov, kokteilov RTD, seltzers a produktov s nízkym obsahom alkoholu, vyžaduje nižšiu hladinu alkoholu, príjemný chuťový profil a stabilný vzhľad.
Na výrobu nápojových produktov obsahujúcich konopné extrakty, ako sú CBD, THC, CBG a extrakty z konope alebo konope s plným spektrom, je potrebné olejovú fázu obsahujúcu kanabinoidy rozbiť na veľmi malé kvapôčky a stabilizovať ju pomocou kompatibilného emulgátora vhodného pre potravinárske účely. Ultrazvuková nanoemulgácia vytvára intenzívne sily s vysokým strihom, ktoré rozptyľujú olejovú fázu do alkoholovej alebo vodno-alkoholovej matrice nápoja. Výsledkom sú číre alebo jemne rozptýlené nápoje s obsahom kanabinoidov s lepšou stabilitou, konzistentným rozložením aktívnych látok a atraktívnym vzhľadom.
Ultrazvuková nanoemulgácia pre číre nápoje s obsahom CBD a THC
Ultrazvukové procesory spoločnosti Hielscher vyvolávajú v kvapalinách akustickú kavitáciu. Výsledné vysoké šmykové namáhanie, mikroprúdenie a kolísanie tlaku rozbijú olejové fázy obsahujúce kanabinoidy na kvapôčky nanovej veľkosti a rovnomerne ich rozptýlia v nápoji. V kombinácii s vhodným emulgátorom vhodným pre styk s potravinami pomáha ultrazvuk vytvárať priehľadné alebo priesvitné nanoemulzie pre alkoholické a nealkoholické nápoje s pridaním konope.
Úzka distribučná krivka nanoemulzie konopného oleja vo vode pripravená pomocou ultrazvuku UP400St.
- Efektívna a rýchla homogenizácia s vysokým strihovým namáhaním
- Číry alebo priehľadný vzhľad nápoja
- Malá veľkosť kvapôčok pre lepšiu stabilitu disperzie
- Reprodukovateľné aktívne dávkovanie pre konzistentné dávkovanie
- Vhodné pre extrakty CBD, THC, CBG a extrakty s plným spektrom
- Kompatibilné s rôznymi systémami emulgátorov vhodnými pre styk s potravinami
- Škálovateľné od laboratórneho vývoja až po priemyselnú výrobu v priebehu výrobného procesu
- Jednoduchá obsluha s presným riadením procesu
Pracovný postup pre technikov v nápojovom priemysle
Nasledujúci pracovný postup pomáha výrobcom nápojov&Tímy D a výrobní technici vyvíjajú stabilné receptúry nápojov s obsahom kanabinoidov a zavádzajú ich z laboratória do sériovej výroby.
| Krok procesu | Zameranie na technikov | Účel |
|---|---|---|
| 1. Vytvorte maticu nápojov | Obsah alkoholu, pH, obsah cukru, obsah oxidu uhličitého, chuťové zložky, konzervačné látky | Pred pridaním kanabinoidov zistite hranice kompatibility |
| 2. Pripravte kanabinoidovú fázu | CBD, THC, CBG, extrakt s plným spektrom, nosný olej, profil terpenov | Vytvorte kontrolovanú aktívnu fázu pre presné dávkovanie |
| 3. Vyberte emulgátor | Vhodný pre styk s potravinami, s čistým zložením, kompatibilný s alkoholom, chuťovo neutrálny | Zabezpečiť stabilitu nanoemulzie a prispieť k čírosti nápoja |
| 4. Pre-mix | Hrubá emulzia, riadený postup pridávania, bez nasávania vzduchu | Pripravte roztok na účinné ošľahovanie ultrazvukom |
| 5. Sonicate | Amplitúda, príkon, prietok, doba zdržania, teplota | Zmenšiť veľkosť kvapôčok a homogenizovať kanabinoidovú fázu |
| 6. Kontrola kvality | Veľkosť kvapôčok, zákal, distribúcia aktívnych látok, fázová stabilita | Overte, či nápoj spĺňa špecifikácie |
| 7. Testovanie trvanlivosti | Teplotné cykly (teplo/chlad), vystavenie svetlu, dĺžka skladovania, stabilita sycenia oxidom uhličitým | Overiť stabilitu za reálnych trhových podmienok |
| 8. Rozšírenie | Dávkový, recirkulačný alebo nepretržitý prevádzka v potrubí | Prejsť s prípravkom do komerčnej výroby |
Kľúčové parametre prípravy stabilných nápojov s obsahom kanabinoidov
Úspešná výroba nápojov s obsahom kanabinoidov závisí od vzájomného pôsobenia kvality extraktu, chemických vlastností emulgátorov, obsahu alkoholu a parametrov ultrazvukového spracovania. Pri vývoji receptúr by technici v oblasti nápojov mali zdokumentovať nasledujúce premenné:
- Veľkosť kvapôčok: Menšie kvapôčky prispievajú k čírosti, fyzickej stabilite a rovnomernému rozloženiu kanabinoidov.
- Koncentrácia emulgátora: Emulgátor musí byť v takom množstve, aby stabilizoval rozhranie medzi olejom a vodou alebo olejom a alkoholom bez toho, aby spôsobil nežiaduce príchute alebo nadmerné penenie.
- Obsah alkoholu: Etanol s vysokým obsahom alkoholu rozpúšťa kanabinoidy ľahšie, zatiaľ čo nápoje s nízkym obsahom alkoholu zvyčajne vyžadujú intenzívnejšiu emulgáciu a stabilizáciu.
- Teplota: Prívod ultrazvukovej energie môže zvýšiť teplotu kvapaliny. Pri prípravkoch citlivých na chuť môže byť potrebné chladenie alebo vstavaná výmena tepla.
- Doba zdržania a prietok: Inline sonikácia umožňuje presné riadenie dodávanej energie na jednotku objemu.
- Počet prechodov: V prípade potreby je možné veľkosť kvapôčok ešte viac znížiť recirkuláciou alebo viacerými prechodmi.
- Prehľad nápojov: Cukor, kyseliny, oxid uhličitý, farbivá, arómy a konzervačné látky môžu ovplyvniť čírosť a dlhodobú stabilitu emulzie.
Tipy na vylepšenie nanoemulzií s obsahom kanabinoidov
| Problém | Pravdepodobná príčina | Navrhovaná úprava |
|---|---|---|
| Zákal alebo zakalenie | Príliš veľké kvapôčky; nevhodný emulgátor; preplnená olejová fáza | Zvýšiť intenzitu ultrazvuku, optimalizovať pomer emulgátora alebo znížiť obsah kanabinoidov |
| Tvorba prstencov | Olejová fáza nie je úplne stabilizovaná | Zlepšiť výber emulgátora, zvýšiť kvalitu predmiešania alebo pridať ďalší cyklus sonikácie |
| sedimentácia | Odstráňte nečistoty, vosky alebo nestálu disperziu | Použite čistejší extrakt, vylepšite filtráciu a optimalizujte podmienky sonikácie |
| Horká chuť alebo výrazná chuť konope | Profil extraktu, obsah terpenov alebo vysoká koncentrácia THC/plné spektrum | Využite maskovanie chuti, znížte dávku na jednu porciu alebo zvoľte extrakt s čistejšou chuťou |
| Penenie počas spracovania | Systém povrchovo aktívnych látok, stav prívodu vzduchu alebo čerpadla | Obmedzte vniknutie vzduchu, optimalizujte plnenie prietokovej komory a nastavte otáčky čerpadla |
| Teplotný gradient | Vysoký príkon alebo nedostatočné chladenie | Použite priebežné chladenie, skráťte dobu recirkulácie alebo regulujte dobu zdržania |
| Nekonzistentná účinnosť | Nedostatočné premiešanie, fázová separácia alebo nedostatočné odber vzoriek | Overte homogénnosť, odoberajte vzorky pri rôznych hladinách v nádrži a zlepšite disperziu v priebehu procesu |
Kanabinoidy rozpustené pomocou nanotechnológie pre lepšiu disperziu a biologickú dostupnosť
Kanabinoidy sú zle rozpustné vo vode a majú prirodzene hydrofóbny charakter. V nápojoch to predstavuje výzvu z hľadiska čírosti, stability a konzistentného dávkovania. Nanoemulzie, lipozómy a nosiče na báze tuhých lipidov sa využívajú vo farmaceutickom priemysle, v oblasti nutraceutík a funkčných potravín na zlepšenie disperzie a podporu vstrebávania lipofilných bioaktívnych zlúčenín.
Ultrazvuková nanoemulgácia zvyšuje povrchovú plochu fázy obsahujúcej kanabinoidy tým, že zmenšuje kvapôčky na veľmi malé rozmery. To zlepšuje distribúciu v matrici nápoja a môže prispieť k lepšiemu rozpúšťaniu počas konzumácie. Výrobcovia nápojov by mali overiť biologickú dostupnosť, tvrdenia o nástupe účinku a tvrdenia o dávkovaní v súlade s platnými analytickými a regulačnými požiadavkami na svojich cieľových trhoch.
Liehoviny s obsahom THC a hotové nápoje z konope
Vývoj nápojov s obsahom THC je mimoriadne náročný. THC má výraznú chuťovú charakteristiku a mnohé značky nápojov vyžadujú okrem stabilnej disperzie a konzistentného dávkovania aj čistú, jemnú chuť. Ultrazvuková nanoemulgácia pomáha dispergovať extrakty obsahujúce THC do destilátov, koktailov, seltzers, horkých likérov a iných nápojových základní. Kvalita chuti však závisí aj od výberu extraktu, profilu terpenov, výberu emulgátora, dávkovania a chuťového systému nápoja.
V prípade nápojov obsahujúcich THC, CBD a konope s plným spektrom by výrobcovia mali overiť požiadavky na zloženie, dávkovanie, označovanie, balenie a distribúciu platné v príslušnej jurisdikcii. Predpisy týkajúce sa konope, alkoholu a kombinovaných produktov z konope a alkoholu sa môžu v jednotlivých trhoch výrazne líšiť.
Aplikácie v oblasti nápojov
- Liehoviny s obsahom CBD a THC
- receptúry na vodku, whisky, rum a gin
- horké likéry a aperitívy, napríklad amaro
- Hotové koktaily a miešané nápoje
- alkoholické nápoje typu hard seltzer a alkoholické šumivé vody
- nápoje na báze piva a sladu
- alkoholické limonády a nealkoholické nápoje
- ovocné šťavy, limonády a nealkoholické nápoje s obsahom konope
- funkčné nápoje s obsahom CBD, CBG alebo extraktov s plným spektrom
Ultrazvukové dochucovanie a extrakcia rastlinných látok
Ultrazvukovú extrakciu možno využiť aj na výrobu nealkoholických a alkoholických nápojov s pridaním konope a ďalších rastlinných aromatických zložiek. Napríklad sonikáciu možno použiť na obohatenie nápoja s obsahom konope o bylinky, koreniny, citrusovú kôru, horké rastlinné zložky alebo iné prísady na dochutenie. To môže zlepšiť senzorický profil a podporiť vývoj diferencovaných nápojových produktov.
Ultrazvukové vysokošmykové procesory na rozpúšťanie a emulgáciu
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka široký sortiment vysoko výkonných ultrazvukových zariadení na nanoemulgáciu kanabinoidov do alkoholických a nealkoholických nápojov. Nápoje, aperitívy, destiláty a koktaily s obsahom konope možno vyrobiť zmiešaním fytokanabinoidov, ako sú CBD, THC, CBG alebo extrakty z konope s plným spektrom, do tekutín určených na pitie.
Priemyselné ultrazvukové procesory spoločnosti Hielscher dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm je možné nepretržite prevádzkovať v režime 24/7. Pre ešte väčšie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotrody vyrobené na mieru.
Ktorý ultrazvukový prístroj Hielscher je vhodný pre váš proces výroby nápojov?
Výber vhodného ultrazvukového systému závisí od veľkosti šarže, požadovaného prietoku, viskozity, obsahu alkoholu, požadovanej veľkosti kvapiek a výrobného harmonogramu. Začnite laboratórnymi skúškami na overenie stability zloženia a následne prejdite na pilotné alebo priemyselné inline spracovanie s využitím rovnakého princípu ultrazvukového spracovania.
| Fáza výroby | Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|---|
| Laboratórna receptúra | 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| Vývoj receptúr a výroba malých sérií | 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| Pilotné testy a malosériová výroba | 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| Priemyselná sériová výroba | 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Neprerušovaná výroba vo veľkom objeme | N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000hdT |
| Veľmi rozsiahle výrobné linky | N.A. | väčší | Zhluk UIP16000hdT |
Často kladené otázky: Nanoemulzie kanabinoidov v alkoholických nápojoch
Prečo sa kanabinoidy ťažko rozpúšťajú v alkoholických nápojoch?
Kanabinoidy, ako sú CBD, THC, CBG a konopné extrakty s plným spektrom, sú hydrofóbne, čo znamená, že sa vo vodných nápojových systémoch dobre nerozpúšťajú. Etanol s vysokým obsahom alkoholu dokáže kanabinoidy rozpúšťať ľahšie, ale väčšina nápojov určených pre spotrebiteľov má oveľa nižší obsah alkoholu. V nápojoch s nízkym obsahom alkoholu, kokteiloch, sódovkách a nápojoch pripravených na okamžitú konzumáciu musia byť kanabinoidy jemne emulgované, aby zostali rovnomerne rozptýlené a vizuálne stabilné.
Ako ultrazvuk pomáha rozpúšťať kanabinoidy v nápojoch?
Ultrazvukové procesory vytvárajú v kvapalinách intenzívne kavitačné sily. Tieto sily rozbijú olejové fázy obsahujúce kanabinoidy na veľmi malé kvapôčky a rovnomerne ich rozptýlia v matrici nápoja. V kombinácii s vhodným emulgátorom vhodným pre styk s potravinami umožňuje ultrazvuková nanoemulgácia výrobu čírych alebo jemne dispergovaných nápojov s obsahom kanabinoidov, ktoré sa vyznačujú zvýšenou fyzikálnou stabilitou.
Je možné využiť ultrazvukovú emulgáciu pri výrobe nápojov s obsahom CBD a THC?
Áno. Ultrazvukovú emulgáciu je možné použiť na extrakty z konope obsahujúce CBD, THC, CBG a extrakty s plným spektrom. Tento proces je vhodný pre výrobcov nápojov, ktorí vyvíjajú liehoviny s pridaním konope, koktaily RTD, tvrdé seltzery, horké likéry, aperitívy, nealkoholické nápoje s konopou a iné funkčné nápojové produkty. Výrobcovia musia overiť, či ich zloženie, obsah kanabinoidov, označovanie a predajné kanály sú v súlade s platnými miestnymi predpismi.
Čo robí nápoj s obsahom kanabinoidov čírym a stabilným?
Čistota a stabilita závisia od veľkosti kvapôčok, výberu emulgátora, koncentrácie kanabinoidov, obsahu alkoholu, obsahu cukru, hodnoty pH, teploty a podmienok skladovania. Ultrazvuková nanoemulgácia pomáha zmenšiť veľkosť kvapôčok a zlepšiť ich rozptyl, čím sa dá obmedziť zakalenie, tvorba smotany, usadzovanie a fázová separácia.
Ktoré emulgátory sa dajú použiť na výrobu nanoemulzií nápojov s obsahom kanabinoidov?
Receptúry nápojov s obsahom kanabinoidov zvyčajne vyžadujú emulgátory alebo stabilizátory určené pre potravinársky priemysel, ktoré sú kompatibilné s matricou nápoja a spĺňajú regulačné požiadavky. Voľba najvhodnejšieho emulgátora závisí od extraktu kanabinoidov, požadovaného chuťového profilu, obsahu alkoholu, požiadaviek na označenie a požadovanej čírosti. Ultrazvukové systémy spoločnosti Hielscher je možné počas vývoja receptúry testovať s rôznymi emulgátorovými systémami.
Mení ultrazvukové spracovanie chuť nápojov z konope?
Ultrazvukové spracovanie zlepšuje disperziu, avšak automaticky neodstraňuje charakteristickú chuť extraktov z konope. Kvalita chuti závisí od extraktu, profilu terpenov, emulgátora, dávkovania a základu nápoja. V prípade extraktov s obsahom THC a extraktov s plným spektrom môže byť potrebné zamaskovať chuť alebo starostlivo skombinovať chute.
Je ultrazvuková nanoemulgácia vhodná pre priemyselnú výrobu nápojov?
Áno. Spoločnosť Hielscher dodáva ultrazvukové systémy od laboratórneho meradla až po pilotnú a priemyselnú inline výrobu. Výrobcovia nápojov môžu začať s malými pokusmi s receptúrami, optimalizovať parametre procesu a tento ultrazvukový proces rozšíriť na nepretržitú výrobu pomocou prietokových komôr a priemyselných ultrazvukových procesorov.
Aké parametre procesu by mali technici v nápojovom priemysle sledovať?
Medzi dôležité parametre patria amplitúda, príkon ultrazvuku, prietok, doba zdržania, teplota, tlak, koncentrácia emulgátora, koncentrácia kanabinoidov a počet prechodov. V rámci kontroly kvality by technici v nápojovom priemysle mali sledovať veľkosť kvapôčok, zákal, fázovú stabilitu, distribúciu kanabinoidov, chuť a trvanlivosť.
Je možné integrovať ultrazvukové systémy do existujúcej linky na výrobu nápojov?
Áno. Priemyselné ultrazvukové procesory je možné nakonfigurovať na inline spracovanie a integrovať s čerpadlami, nádržami, výmenníkmi tepla, prietokovými komorami a existujúcim zariadením na výrobu nápojov. Inline sonikácia je obzvlášť užitočná pre kontrolované zvyšovanie výrobného výkonu, reprodukovateľnú kvalitu a nepretržitú výrobu.
Ako si vybrať správny ultrazvukový prístroj značky Hielscher na prípravu nápojov s obsahom kanabinoidov?
Voľba vhodného systému závisí od veľkosti dávky, požadovaného prietoku, viskozity, obsahu alkoholu, požadovanej veľkosti kvapiek a výrobného harmonogramu. Malé ultrazvukové zariadenia sú vhodné na laboratórne prípravu receptúr a testovanie realizovateľnosti, zatiaľ čo priemyselné systémy spoločnosti Hielscher sa používajú na pilotné skúšky, remeselnú výrobu a kontinuálnu výrobu v priamom toku.
Literatúra / Referencie
- 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, výkonný priemyselný ultrazvukový prístroj s výkonom 4000 W, na priamu výrobu nápojov z konope obohatených o nanočastice a vo forme nanoemulzií.
Vysoko výkonné ultrazvukové zariadenia: Produktová ponuka spoločnosti Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktných laboratórnych ultrazvukových zariadení a stolných jednotiek až po komplexné priemyselné ultrazvukové systémy.