Raztapljanje kanabinoidov v alkoholnih pijačah z ultrazvočnim nanoemulgiranjem
Proizvajajte bistre, stabilne pijače s CBD, THC, CBG in izvlečki konoplje s polnim spektrom z ultrazvočnim nanoemulgiranjem, ki ga je mogoče prilagoditi obsegu proizvodnje. Kanabinoidi so spojine, topne v olju, in lahko povzročijo motnost, nastajanje obročev, sedimentacijo, slab okus in neenakomerno odmerjanje, če niso ustrezno dispergirani v sistemih alkoholnih pijač ali pijač z nizko vsebnostjo alkohola. Visokozmogljivi ultrazvočni emulgatorji Hielscher Ultrasonics ustvarjajo fine kanabinoidne nanoemulzije za prozoren videz, dolgoročno fizikalno stabilnost in ponovljivo porazdelitev učinkovin.
Od razvoja receptur do neprekinjene proizvodnje v pretočnem sistemu sonikatorji Hielscher proizvajalcem pijač pomagajo nadzorovati velikost kapljic, uporabo emulgatorjev, temperaturo, zadrževalni čas in proizvodno zmogljivost. Ultrazvočne emulgirne sisteme Hielscher uporabljajte za žgane pijače s CBD, koktajle z dodatkom THC, gazirane vode s konopljo, grenčice, aperitive, brezalkoholne napitke s konopljo in formulacije funkcionalnih pijač.
Proizvajajte nanoemulgirane pijače s sonikatorjem UP400St
Zakaj je kanabinoide težko vključiti v formulacije pijač
Kanabinoidi se dobro raztapljajo v alkoholu z zelo visoko alkoholno stopnjo. Vendar alkohol z jakostjo 190 proof, ki vsebuje približno 92,4% etanola po masi, zaradi močnega fiziološkega učinka, ostrega okusa in omejene prilagodljivosti formulacij ni primeren za večino pijač za potrošnike. Večina komercialnih pijač s konopljo, vključno z žganimi pijačami, koktajli RTD, gaziranimi vodami in izdelki z nizko vsebnostjo alkohola (ABV), zahteva nižjo vsebnost alkohola, prijeten profil okusa in stabilen videz.
Za vključitev izvlečkov konoplje, kot so CBD, THC, CBG ter izvlečki industrijske konoplje ali konoplje s polnim spektrom, v pijače je treba oljno fazo, ki vsebuje kanabinoide, razpršiti v zelo majhne kapljice in jo stabilizirati z združljivim emulgatorjem živilske kakovosti. Ultrazvočno nanoemulgiranje ustvarja močne strižne sile, ki dispergirajo oljno fazo v alkoholno ali vodno-alkoholno matrico pijače. Tako nastanejo bistre pijače s kanabinoidi ali pijače s fino dispergiranimi kanabinoidi z izboljšano stabilnostjo, enakomerno porazdelitvijo učinkovin in privlačnim optičnim videzom.
Ultrazvočno nanoemulgiranje za bistre napitke s CBD in THC
Ultrazvočni procesorji Hielscher ustvarjajo akustično kavitacijo v tekočinah. Nastali močan strig, mikrostrujanje in nihanja tlaka razbijejo oljne faze, ki vsebujejo kanabinoide, v kapljice nanometrske velikosti in jih enakomerno porazdelijo po celotni pijači. V kombinaciji z ustreznim emulgatorjem živilske kakovosti ultrazvok pomaga ustvarjati prozorne ali prosojne nanoemulzije za alkoholne in brezalkoholne pijače z dodatkom konoplje.
Ozka porazdelitvena krivulja nanoemulzije konopljinega olja v vodi, pripravljene z ultrazvočno napravo UP400St.
- Učinkovita in hitra homogenizacija z močnim strigom
- Bister ali prozoren videz pijače
- Majhna velikost kapljic za izboljšano stabilnost disperzije
- Ponovljiva porazdelitev učinkovin za enakomerno odmerjanje
- Primerno za CBD, THC, CBG in izvlečke s polnim spektrom
- Združljivo z različnimi sistemi emulgatorjev živilske kakovosti
- Prilagodljivo od laboratorijskega razvoja formulacij do industrijske proizvodnje v pretočnem sistemu
- Preprosto upravljanje z natančnim nadzorom procesa
Potek procesa za tehnike v proizvodnji pijač
Naslednji potek dela pomaga raziskovalno-razvojnim skupinam in proizvodnim tehnikom na področju pijač razvijati stabilne formulacije pijač s kanabinoidi ter jih prenesti iz laboratorija v proizvodnjo v pretočnem sistemu.
| Korak procesa | Področje pozornosti tehnika | Namen |
|---|---|---|
| 1. Določite matrico pijače | ABV, pH, vsebnost sladkorja, karbonizacija, sistem arom, konzervansi | Ugotovite omejitve združljivosti pred dodajanjem kanabinoidov |
| 2. Pripravite kanabinoidno fazo | CBD, THC, CBG, izvleček s polnim spektrom, nosilno olje, terpenski profil | Ustvarite nadzorovano fazo učinkovin za natančno odmerjanje |
| 3. Izberite emulgator | Živilske kakovosti, primeren za čisto deklaracijo, združljiv z alkoholom, nevtralen po okusu | Stabilizirajte nanoemulzijo in pripomorete k bistrosti pijače |
| 4. Izvedite predhodno mešanje | Groba emulzija, nadzorovano zaporedje dodajanja, brez vsesavanja zraka | Pripravite formulacijo za učinkovito sonikacijo |
| 5. Izvedite sonikacijo | Amplituda, vnesena moč, pretok, zadrževalni čas, temperatura | Zmanjšajte velikost kapljic in homogenizirajte kanabinoidno fazo |
| 6. Nadzor kakovosti | Velikost kapljic, motnost, porazdelitev učinkovin, fazna stabilnost | Potrdite, da pijača izpolnjuje specifikacijo |
| 7. Preskušanje roka uporabnosti | Cikli segrevanja/ohlajanja, izpostavljenost svetlobi, čas shranjevanja, stabilnost karbonizacije | Potrdite stabilnost v realnih tržnih razmerah |
| 8. Povečanje obsega proizvodnje | Šaržno delovanje, recirkulacija ali neprekinjeno delovanje v pretočnem sistemu | Prenesite formulacijo v komercialno proizvodnjo |
Ključni parametri formulacije za stabilne pijače s kanabinoidi
Uspešna proizvodnja pijač s kanabinoidi je odvisna od medsebojnega delovanja kakovosti izvlečka, kemijskih lastnosti emulgatorja, vsebnosti alkohola in parametrov ultrazvočnega procesa. Med razvojem recepture naj tehniki na področju pijač dokumentirajo naslednje spremenljivke:
- Velikost kapljic: Manjše kapljice pripomorejo k bistrosti, fizikalni stabilnosti in enakomerni porazdelitvi kanabinoidov.
- Koncentracija emulgatorja: Emulgatorja mora biti dovolj za stabilizacijo medfazne površine olje–voda ali olje–alkohol, ne da bi povzročil nezaželen okus ali prekomerno penjenje.
- Vsebnost alkohola: Etanol z visoko alkoholno stopnjo lažje raztaplja kanabinoide, medtem ko pijače z nizko vsebnostjo alkohola (ABV) običajno zahtevajo intenzivnejše emulgiranje in stabilizacijo.
- Temperatura: Vnos ultrazvočne energije lahko zviša temperaturo tekočine. Pri formulacijah z občutljivimi aromami je lahko potrebno hlajenje ali izmenjava toplote v pretočnem sistemu.
- Zadrževalni čas in pretok: Sonikacija v pretočnem sistemu omogoča natančen nadzor vnosa energije na prostorninsko enoto.
- Število prehodov: Recirkulacija ali več prehodov lahko po potrebi dodatno zmanjša velikost kapljic.
- Matrica pijače: Sladkor, kisline, karbonizacija, barvila, arome in konzervansi lahko vplivajo na bistrost in dolgoročno stabilnost emulzije.
Nasveti za izboljšanje nanoemulzij vaših pijač s kanabinoidi
| Težava | Verjetni vzrok | Predlagana prilagoditev |
|---|---|---|
| Rahlo moten ali moten videz | Prevelike kapljice; nezdružljiv emulgator; preobremenjena oljna faza | Povečajte ultrazvočno intenzivnost, optimizirajte razmerje emulgatorja ali zmanjšajte količino kanabinoidov |
| Nastajanje obročev | Oljna faza ni popolnoma stabilizirana | Izboljšajte izbiro emulgatorja, povečajte kakovost predhodnega mešanja ali izvedite dodaten prehod sonikacije |
| Sedimentacija | Nečistoče v izvlečku, voski ali nestabilna disperzija | Uporabite čistejši izvleček, izboljšajte filtracijo in optimizirajte pogoje sonikacije |
| Grenak okus ali izrazit okus po konoplji | Profil izvlečka, količina terpenov ali visoka koncentracija THC/izvlečka s polnim spektrom | Uporabite prikrivanje okusa, zmanjšajte odmerek na porcijo ali izberite čistejši izvleček |
| Penjenje med obdelavo | Sistem površinsko aktivnih snovi, vsesavanje zraka ali pogoji delovanja črpalke | Zmanjšajte vnos zraka, optimizirajte polnjenje pretočne celice in prilagodite hitrost črpalke |
| Dvig temperature | Visok vnos energije ali nezadostno hlajenje | Uporabite hlajenje v pretočnem sistemu, skrajšajte čas recirkulacije ali nadzorujte zadrževalni čas |
| Neenakomerna jakost | Slabo mešanje, ločevanje faz ali neustrezno vzorčenje | Potrdite homogenost, vzorčite na različnih višinah v rezervoarju in izboljšajte dispergiranje v pretočnem sistemu |
Kanabinoidi, raztopljeni na nanoravni, za izboljšano dispergiranje in biološko uporabnost
Kanabinoidi so slabo topni v vodi in po naravi hidrofobni. V pijačah to povzroča izzive glede bistrosti, stabilnosti in enakomernega odmerjanja. Nanoemulzije, liposomi in trdni lipidni nosilci se uporabljajo v farmacevtskih in nutracevtskih izdelkih ter funkcionalnih živilih za izboljšanje dispergiranja in povečanje razpoložljivosti lipofilnih bioaktivnih spojin.
Ultrazvočno nanoemulgiranje povečuje površino faze, ki vsebuje kanabinoide, tako da zmanjša kapljice na zelo majhne velikosti. To izboljša porazdelitev v matrici pijače in lahko pripomore k boljšemu raztapljanju med uživanjem. Proizvajalci pijač naj potrdijo biološko uporabnost, trditve o začetku učinkovanja in trditve o odmerjanju v skladu z veljavnimi analitičnimi in regulativnimi zahtevami na svojih ciljnih trgih.
Žgane pijače z dodatkom THC in pijače RTD s konopljo
Razvoj formulacij pijač z dodatkom THC je še posebej zahteven. THC ima intenziven profil okusa, številne blagovne znamke pijač pa poleg stabilne disperzije in enakomernega odmerjanja zahtevajo čist, blag okus. Ultrazvočno nanoemulgiranje pomaga dispergirati izvlečke, ki vsebujejo THC, v žgane pijače, koktajle, gazirane vode, grenčice in druge osnove za pijače. Vendar je kakovost okusa odvisna tudi od izbire izvlečka, terpenskega profila, izbire emulgatorja, odmerjanja in sistema arom pijače.
Pri pijačah s THC, CBD in izvlečki konoplje s polnim spektrom naj proizvajalci preverijo zahteve glede formulacije, odmerjanja, označevanja, pakiranja in distribucije v zadevni jurisdikciji. Predpisi za konopljo, alkohol in izdelke, ki združujejo konopljo in alkohol, se lahko med trgi znatno razlikujejo.
Uporaba pri pijačah
- žganih pijačah s CBD in THC
- formulacijah vodke, viskija, ruma in džina
- grenčicah in aperitivih, kot je amaro
- koktajlih RTD in mešanih pijačah
- alkoholnih gaziranih vodah z aromami in alkoholnih penečih vodah
- pijačah na osnovi piva in slada
- alkoholnih limonadah in gaziranih brezalkoholnih pijačah z dodatkom alkohola
- sadnih sokovih, limonadah in brezalkoholnih napitkih s konopljo
- funkcionalnih pijačah s CBD, CBG ali izvlečki s polnim spektrom
Ultrazvočno aromatiziranje in dodajanje rastlinskih sestavin
Ultrazvočna ekstrakcija se lahko uporablja tudi za proizvodnjo brezalkoholnih in alkoholnih pijač z dodatkom konoplje in dodatnimi rastlinskimi aromatičnimi spojinami. Sonikacijo je na primer mogoče uporabiti za obogatitev pijače s konopljo z zelišči, začimbami, lupinami citrusov, rastlinskimi sestavinami za grenčice ali drugimi aromatičnimi sestavinami. To lahko izboljša senzorični profil in podpre razvoj pijač, ki se razlikujejo od drugih izdelkov.
Ultrazvočni procesorji z močnim strigom za raztapljanje in emulgiranje
Hielscher Ultrasonics ponuja široko paleto visokozmogljivih ultrazvočnih naprav za nanoemulgiranje kanabinoidov v alkoholne in brezalkoholne pijače. Napitke z dodatkom konoplje, aperitive, žgane pijače in koktajle je mogoče formulirati z mešanjem fitokanabinoidov, kot so CBD, THC, CBG ali izvlečki konoplje s polnim spektrom, v tekočine, primerne za pitje.
Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Pri amplitudah do 200µm lahko neprekinjeno delujejo v proizvodnji 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode.
Katera ultrazvočna naprava Hielscher ustreza vašemu procesu proizvodnje pijač?
Ustrezen ultrazvočni sistem je odvisen od velikosti šarže, ciljnega pretoka, viskoznosti, vsebnosti alkohola, zahtevane velikosti kapljic in proizvodnega urnika. Začnite z laboratorijskimi preskusi, da potrdite stabilnost formulacije, nato pa povečajte obseg na pilotno ali industrijsko obdelavo v pretočnem sistemu z uporabo istega načela ultrazvočnega procesa.
| Stopnja proizvodnje | Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|---|
| Laboratorijski razvoj formulacij | 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| Razvoj receptur in majhne šarže | 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Pilotni preskusi in obrtna proizvodnja | 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| Industrijska proizvodnja v pretočnem sistemu | 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| Neprekinjena proizvodnja v velikem obsegu | n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000hdT |
| Zelo velike proizvodne linije | n.a. | večji | Sklop naprav UIP16000hdT |
Pogosta vprašanja: kanabinoidne nanoemulzije v alkoholnih pijačah
Zakaj je kanabinoide težko raztopiti v alkoholnih pijačah?
Kanabinoidi, kot so CBD, THC, CBG in izvlečki konoplje s polnim spektrom, so hidrofobni, kar pomeni, da se ne raztapljajo dobro v sistemih pijač na vodni osnovi. Etanol z visoko alkoholno stopnjo lahko kanabinoide lažje raztopi, vendar ima večina pijač za potrošnike precej nižjo vsebnost alkohola. V napitkih z nizko vsebnostjo alkohola (ABV), koktajlih, gaziranih vodah in pijačah, pripravljenih za pitje, morajo biti kanabinoidi fino emulgirani, da ostanejo enakomerno porazdeljeni in vizualno stabilni.
Kako ultrazvok pomaga raztapljati kanabinoide v pijačah?
Ultrazvočni procesorji ustvarjajo močne kavitacijske sile v tekočinah. Te sile razbijejo oljne faze, ki vsebujejo kanabinoide, v zelo majhne kapljice in jih enakomerno porazdelijo v matrico pijače. Z ustreznim emulgatorjem živilske kakovosti lahko ultrazvočno nanoemulgiranje proizvede bistre pijače s kanabinoidi ali pijače s fino dispergiranimi kanabinoidi z izboljšano fizikalno stabilnostjo.
Ali se lahko ultrazvočno emulgiranje uporablja za pijače s CBD in THC?
Da. Ultrazvočno emulgiranje se lahko uporablja za CBD, THC, CBG in izvlečke konoplje s polnim spektrom. Proces je primeren za proizvajalce pijač, ki razvijajo žgane pijače z dodatkom konoplje, koktajle RTD, alkoholne gazirane vode z aromami, grenčice, aperitive, brezalkoholne napitke s konopljo in druge funkcionalne pijače. Proizvajalci morajo preveriti, da so njihova formulacija, vsebnost kanabinoidov, označevanje in prodajni kanali skladni z veljavnimi lokalnimi predpisi.
Kaj zagotavlja bistrost in stabilnost pijače s kanabinoidi?
Bistrost in stabilnost sta odvisni od velikosti kapljic, izbire emulgatorja, koncentracije kanabinoidov, vsebnosti alkohola, vsebnosti sladkorja, pH, temperature in pogojev shranjevanja. Ultrazvočno nanoemulgiranje pomaga zmanjšati velikost kapljic in izboljšati porazdelitev, kar lahko zmanjša motnost, dvigovanje kapljic na površino, sedimentacijo in ločevanje faz.
Kateri emulgatorji se lahko uporabljajo za nanoemulzije pijač s kanabinoidi?
Formulacije pijač s kanabinoidi običajno zahtevajo emulgatorje ali stabilizatorje živilske kakovosti, ki so združljivi z matrico pijače in regulativnimi zahtevami. Najboljši emulgator je odvisen od kanabinoidnega izvlečka, želenega profila okusa, vsebnosti alkohola, zahtev glede označevanja in ciljne bistrosti. Ultrazvočne sisteme Hielscher je med razvojem formulacij mogoče preizkusiti z različnimi sistemi emulgatorjev.
Ali ultrazvočna obdelava spremeni okus pijač s konopljo?
Ultrazvočna obdelava izboljša dispergiranje, vendar ne odstrani samodejno značilnega okusa izvlečkov konoplje. Kakovost okusa je odvisna od izvlečka, terpenskega profila, emulgatorja, odmerjanja in osnove pijače. Pri THC in izvlečkih s polnim spektrom sta lahko potrebna prikrivanje okusa ali skrbno usklajevanje okusov.
Ali je ultrazvočno nanoemulgiranje primerno za industrijsko proizvodnjo pijač?
Da. Hielscher dobavlja ultrazvočne sisteme od laboratorijskega obsega do pilotne in industrijske proizvodnje v pretočnem sistemu. Proizvajalci pijač lahko začnejo z majhnimi preskusi formulacij, optimizirajo procesne parametre in povečajo obseg istega ultrazvočnega procesa do neprekinjene proizvodnje s pretočnimi celicami in industrijskimi ultrazvočnimi procesorji.
Katere procesne parametre naj nadzorujejo tehniki na področju pijač?
Pomembni parametri vključujejo amplitudo, vnos ultrazvočne moči, pretok, zadrževalni čas, temperaturo, tlak, koncentracijo emulgatorja, koncentracijo kanabinoidov in število prehodov. Za nadzor kakovosti naj tehniki na področju pijač spremljajo velikost kapljic, motnost, fazno stabilnost, porazdelitev kanabinoidov, okus in lastnosti med rokom uporabnosti.
Ali je ultrazvočne sisteme mogoče vključiti v obstoječo linijo za proizvodnjo pijač?
Da. Industrijske ultrazvočne procesorje je mogoče konfigurirati za obdelavo v pretočnem sistemu in povezati s črpalkami, rezervoarji, toplotnimi izmenjevalniki, pretočnimi celicami in obstoječo opremo za proizvodnjo pijač. Sonikacija v pretočnem sistemu je še posebej uporabna za nadzorovano povečanje obsega proizvodnje, ponovljivo kakovost in neprekinjeno proizvodnjo.
Kako izberem ustrezno ultrazvočno napravo Hielscher za pijače s kanabinoidi?
Ustrezen sistem je odvisen od velikosti šarže, ciljnega pretoka, viskoznosti, vsebnosti alkohola, zahtevane velikosti kapljic in proizvodnega urnika. Majhne ultrazvočne naprave so primerne za laboratorijski razvoj formulacij in preskuse izvedljivosti, medtem ko se industrijski sistemi Hielscher uporabljajo za pilotne preskuse, obrtno proizvodnjo in neprekinjeno proizvodnjo v pretočnem sistemu.
Literatura / reference
- 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, zmogljiv industrijski sonikator z močjo 4000 vatov, za proizvodnjo pijač s konopljo z dodatki na nanoravni in nanoemulgiranih pijač s konopljo v pretočnem sistemu.
Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija: paleta izdelkov Hielscher zajema celoten spekter od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav in namiznih enot do celovitih industrijskih ultrazvočnih sistemov.