Raztapljanje kanabinoidov v alkoholnih pijačah z ultrazvočno nanoemulzifikacijo
Z uporabo prilagodljive ultrazvočne nanoemulzifikacije proizvajajte prosojne in stabilne pijače s CBD, THC, CBG ter polnim spektrom konoplje. Kanabinoidi so v olju topne spojine in lahko povzročajo motnost, obrobljenost, usedanje, slab okus in neenakomerno odmerjanje, če niso pravilno dispergirani v sistemih alkoholnih ali nizkoalkoholnih pijač. Hielscher Ultrasonics’ Visokozmogljivi ultrazvočni emulgatorji ustvarjajo fine nanoemulzije kanabinoidov, ki zagotavljajo prozoren videz, dolgotrajno fizikalno stabilnost in ponovljivo porazdelitev aktivnih sestavin.
Od razvoja receptur do neprekinjene proizvodnje v proizvodni liniji – ultrazvočni aparati Hielscher proizvajalcem pijač omogočajo nadzor nad velikostjo kapljic, uporabo emulgatorjev, temperaturo, časom zadrževanja in zmogljivostjo. Uporabite Hielscherjeve ultrazvočne emulgacijske sisteme za pijače z CBD, koktajle z dodatkom THC, seltzerje s konopljo, grenčice, aperitive, brezalkoholne pijače s konopljo in funkcionalne formulacije pijač.
Priprava nanoemulgiranih pijač z ultrazvočnim aparatom Sonicator UP400St
Zakaj je težko vključiti kanabinoide v pijače
Kanabinoidi se dobro raztapljajo v alkoholu z zelo visoko vsebnostjo alkohola. Vendar pa alkohol s 190-odstotno vsebnostjo alkohola, ki vsebuje približno 92,4 % etanola po masi, ni primeren za večino potrošniških pijač zaradi svojega močnega fiziološkega učinka, ostrega okusa in omejene prilagodljivosti pri sestavi. Večina komercialnih pijač s konopljo, vključno z žganimi pijačami, koktajli RTD, seltzerji in izdelki z nizko vsebnostjo alkohola, zahteva nižjo vsebnost alkohola, prijeten okus in stabilen videz.
Za vključitev izvlečkov konoplje, kot so CBD, THC, CBG ter izvlečki konoplje s polnim spektrom, v pijače je treba oljno fazo, ki vsebuje kanabinoide, razbiti na zelo majhne kapljice in jo stabilizirati z ustreznim emulgatorjem, primernim za živilske namene. Ultrazvočna nanoemulgacija ustvarja intenzivne sile visokega strižnega napetosti, ki razpršijo oljno fazo v alkoholno ali vodno-alkoholno matriko pijače. Tako nastanejo prosojne ali fino razpršene pijače s kanabinoidi z izboljšano stabilnostjo, enakomerno porazdelitvijo aktivnih sestavin in privlačnim videzom.
Ultrazvočna nanoemulzifikacija za prosojne pijače s CBD in THC
Ultrazvočni procesorji Hielscher v tekočinah povzročajo akustično kavitacijo. Posledični visoki strižni sili, mikrotoki in nihanja tlaka razbijejo oljne faze, ki vsebujejo kanabinoide, na kapljice nanovelikosti in jih enakomerno porazdelijo po celotni pijači. V kombinaciji z ustreznim emulgatorjem za živila ultrazvok pomaga ustvariti prosojne ali prosojne nanoemulzije za alkoholne in brezalkoholne pijače, obogatene s konopljo.
Ozka porazdelitvena krivulja nanoemulzije konoplje v vodi, pripravljena z ultrazvočnim UP400St.
- Učinkovita in hitra homogenizacija z visokim strižnim napetostjo
- Bistrost ali prosojnost pijače
- Majhna velikost kapljic za boljšo stabilnost disperzije
- Ponovljiva aktivna distribucija za enakomerno odmerjanje
- Primerno za izvlečke CBD, THC, CBG in izvlečke s polnim spektrom
- Združljiv z različnimi sistemi emulgatorjev, primernimi za živila
- Prilagodljivo od laboratorijske priprave do industrijske proizvodnje v proizvodni liniji
- Enostavno upravljanje z natančnim nadzorom procesa
Potek dela za tehnike za pijače
Naslednji potek dela pomaga podjetjem za proizvodnjo pijač&Razvojne ekipe in proizvodni tehniki razvijajo stabilne formule pijač s kanabinoidi ter jih prenesejo iz laboratorija v serijsko proizvodnjo.
| Korak procesa | Osredotočenost na tehnike | Namen |
|---|---|---|
| 1. Opredelite matriko pijač | alkoholna stopnja, pH, vsebnost sladkorja, vsebnost ogljikovega dioksida, aromatični sistem, konzervansi | Pred dodajanjem kanabinoidov ugotovite meje združljivosti |
| 2. Priprava kanabinoidne faze | CBD, THC, CBG, ekstrakt s polnim spektrom, nosilno olje, profil terpenov | Ustvarite nadzorovano aktivno fazo za natančno doziranje |
| 3. Izberite emulgator | Primerno za živila, brez dodatkov, združljivo z alkoholom, brez okusa | Stabilizira nanoemulzijo in ohranja prosojnost pijače |
| 4. Predmešanica | Groba emulzija, nadzorovan potek dodajanja, brez vpihovanja zraka | Pripravite raztopino za učinkovito ultrazvočno obdelavo |
| 5. Sonicate | Amplituda, poraba energije, pretok, čas zadrževanja, temperatura | Zmanjšajte velikost kapljic in homogenizirajte kanabinoidno fazo |
| 6. Nadzor kakovosti | Velikost kapljic, motnost, porazdelitev aktivnih snovi, stabilnost faz | Preverite, ali pijača ustreza specifikacijam |
| 7. Preskušanje roka uporabnosti | Cikli segrevanja in ohlajanja, izpostavljenost svetlobi, čas skladiščenja, stabilnost karbonizacije | Preverjanje stabilnosti v realnih tržnih razmerah |
| 8. Širitev | Delovanje v serijah, s povratnim tokom ali neprekinjeno vgrajeno | Prehod formulacije v serijsko proizvodnjo |
Ključni parametri pri pripravi stabilnih pijač s kanabinoidi
Uspešna proizvodnja pijač s kanabinoidi je odvisna od medsebojnega delovanja kakovosti ekstrakta, kemijskih lastnosti emulgatorjev, vsebnosti alkohola in parametrov ultrazvočnega postopka. Pri razvoju receptur morajo tehniki za pijače zabeležiti naslednje spremenljivke:
- Velikost kapljic: Manjše kapljice prispevajo k prosojnosti, fizikalni stabilnosti in enakomerni porazdelitvi kanabinoidov.
- Koncentracija emulgatorja: Emulgatorja mora biti dovolj, da stabilizira mejno ploskev med oljem in vodo ali oljem in alkoholom, ne da bi pri tem povzročal neprijeten okus ali prekomerno penjenje.
- Vsebnost alkohola: Etanol z visoko vsebnostjo alkohola lažje raztaplja kanabinoide, medtem ko pijače z nizko vsebnostjo alkohola običajno zahtevajo močnejšo emulgacijo in stabilizacijo.
- Temperatura: Ultrazvočna energija lahko povzroči dvig temperature tekočine. Pri formulacijah, pri katerih je pomemben ohranjanje okusa, je morda potrebno hlajenje ali vgrajena toplotna izmenjava.
- Čas zadrževanja in pretok: Vgrajena ultrazvočna obdelava omogoča natančen nadzor nad vnosom energije na enoto prostornine.
- Število prehodov: Ponovno kroženje ali večkratno prehajanje lahko po potrebi dodatno zmanjša velikost kapljic.
- Preglednica pijač: Sladkor, kisline, ogljikova kislina, barvila, aromati in konzervansi lahko vplivajo na bistrost in dolgoročno stabilnost emulzije.
Nasveti za izboljšanje nanoemulzij v vaših pijačah s kanabinoidi
| Problem | Verjetni vzrok | Predlagana sprememba |
|---|---|---|
| Megla ali motnost | Kapljice so prevelike; nezdružljiv emulgator; preobremenjena oljna faza | Povečajte intenzivnost ultrazvoka, optimizirajte razmerje emulgatorja ali zmanjšajte vsebnost kanabinoidov |
| Oblikovanje obroča | Oljna faza ni v celoti stabilizirana | Izboljšajte izbiro emulgatorjev, povečajte kakovost predmešanja ali izvedite dodatni ciklus ultrazvočne obdelave |
| Sedimentacijo | Odstranite nečistote, voske ali nestabilne disperzije | Uporabite čistejši ekstrakt, izboljšajte filtracijo in optimizirajte pogoje ultrazvočne obdelave |
| Grenak okus ali okus, v katerem prevladuje konoplja | Profil izvlečka, vsebnost terpenov ali visoka koncentracija THC/polnega spektra | Uporabite sredstvo za prekrivanje okusa, zmanjšajte odmerek na porcijo ali izberite ekstrakt z bolj čisto aromo |
| Penjenje med predelavo | Sistem površinsko aktivnih snovi, razmere pri dovodu zraka ali delovanje črpalke | Zmanjšajte vnos zraka, optimirajte polnjenje merilne celice in prilagodite hitrost črpalke |
| Povišanje temperature | Visoka poraba energije ali nezadostno hlajenje | Uporabite vgrajeno hlajenje, skrajšajte čas recirkulacije ali uravnavajte čas zadrževanja |
| Neravnovesna moč | Slabo mešanje, ločevanje faz ali neustrezno vzorčenje | Preverite homogenost, odvzemajte vzorce pri različnih nivojih v rezervoarju in izboljšajte disperzijo v proizvodni liniji |
Nano-raztopljeni kanabinoidi za boljšo disperzijo in biološko razpoložljivost
Kanabinoidi so slabo topni v vodi in po naravi hidrofobni. V pijačah to predstavlja izziv za prosojnost, stabilnost in dosledno odmerjanje. Nanoemulzije, liposomi in nosilci iz trdnih lipidov se uporabljajo v farmacevtskih, nutraceuticalnih in funkcionalnih prehranskih izdelkih za izboljšanje disperzije in povečanje biološke razpoložljivosti lipofilnih bioaktivnih spojin.
Ultrazvočna nanoemulgacija poveča površino faze, ki vsebuje kanabinoide, saj kapljice zmanjša na zelo majhne velikosti. To izboljša porazdelitev v matriksu pijače in lahko pripomore k boljšemu raztapljanju med uživanjem. Proizvajalci pijač morajo trditve o biološki razpoložljivosti, začetku delovanja in odmerjanju potrditi v skladu z veljavnimi analitičnimi in regulativnimi zahtevami na svojih ciljnih trgih.
Pijače z dodatkom THC in konopljini pijači za takojšnjo uporabo
Oblikovanje pijač z dodatkom THC je še posebej zahtevno. THC ima izrazit okusni profil, številne blagovne znamke pijač pa poleg stabilne disperzije in doslednega odmerjanja zahtevajo tudi čist in blag okus. Ultrazvočna nanoemulzifikacija pomaga pri dispergiranju ekstraktov, ki vsebujejo THC, v žgane pijače, koktajle, seltzerje, grenčice in druge osnove za pijače. Vendar pa kakovost okusa prav tako odvisna od izbire ekstrakta, terpennega profila, izbire emulgatorja, odmerka in okusnega sistema pijače.
Pri pijačah, ki vsebujejo THC, CBD in polni spekter konoplje, morajo proizvajalci preveriti zahteve glede sestave, odmerjanja, označevanja, pakiranja in distribucije v zadevni državi. Predpisi za konopljo, alkohol in izdelke, ki vsebujejo kombinacijo konoplje in alkohola, se lahko po posameznih trgih znatno razlikujejo.
Uporaba v industriji pijač
- Pijače s CBD in THC
- recepture za vodko, viski, rum in gin
- grenčice in aperitivi, kot je amaro
- Koktajli in mešane pijače iz serije RTD
- alkoholne gazirane pijače
- pijače na osnovi piva in slada
- alkoholne limonade in gazirane pijače
- sadni sokovi, limonade in brezalkoholne pijače s konopljo
- funkcionalne pijače z izvlečki CBD, CBG ali izvlečki s polnim spektrom
Ultrazvočno dodajanje arom in izločanje rastlinskih sestavin
Ultrazvočno ekstrakcijo je mogoče uporabiti tudi za proizvodnjo brezalkoholnih in alkoholnih pijač z dodatkom konoplje ter dodatnih rastlinskih aromatičnih sestavin. Ultrazvok se na primer lahko uporabi za obogatitev pijače s konopljo z zelišči, začimbami, lupinami citrusov, grenkimi rastlinskimi sestavinami ali drugimi aromatičnimi sestavinami. To lahko izboljša senzorični profil in spodbudi razvoj raznolikih pijač.
Ultrazvočni visokostrižni procesorji za raztapljanje in emulgiranje
Podjetje Hielscher Ultrasonics ponuja široko paleto visokozmogljivih ultrazvočnih naprav za nanoemulgiranje kanabinoidov v alkoholnih in brezalkoholnih pijačah. Pijače, aperitive, žgane pijače in koktajle z dodatkom konoplje se lahko pripravijo z mešanjem fitokanabinoidov, kot so CBD, THC, CBG ali ekstrakti konoplje s polnim spektrom, v tekočine za pitje.
Industrijski ultrazvočni procesorji podjetja Hielscher lahko dosežejo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200µm lahko deluje neprekinjeno v 24-urnem proizvodnem ciklu. Za še večje amplitude so na voljo sonotrode, izdelane po meri.
Kateri ultrazvočni aparat Hielscher je primeren za vaš postopek proizvodnje pijač?
Izbira ustreznega ultrazvočnega sistema je odvisna od velikosti serije, želenega pretoka, viskoznosti, vsebnosti alkohola, zahtevane velikosti kapljic in proizvodnega urnika. Najprej opravite laboratorijske preskuse, da potrdite stabilnost formulacije, nato pa postopek razširite na pilotno ali industrijsko vgrajeno predelavo, pri čemer uporabite isto načelo ultrazvočnega postopka.
| Faza proizvodnje | Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|---|
| Laboratorijska formulacija | 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| Razvoj receptov in proizvodnja v majhnih serijah | 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| Poskusna proizvodnja in proizvodnja v majhnih serijah | 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| Industrijska proizvodnja v tekočem traku | 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| Neprekinjena proizvodnja v velikih količinah | n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000hdT |
| Zelo velike proizvodne linije | n.a. | Večji | Grozd UIP16000hdT |
Pogosta vprašanja: Nanoemulzije kanabinoidov v alkoholnih pijačah
Zakaj se kanabinoidi težko raztopijo v alkoholnih pijačah?
Kanabinoidi, kot so CBD, THC, CBG in izvlečki konoplje s polnim spektrom, so hidrofobni, kar pomeni, da se v pijačah na vodni osnovi ne raztapljajo dobro. Etanol z visoko vsebnostjo alkohola lahko kanabinoide lažje raztopi, vendar ima večina potrošniških pijač precej nižjo vsebnost alkohola. V pijačah z nizko vsebnostjo alkohola, koktajlih, seltzerjih in pijačah, pripravljenih za takojšnjo porabo, morajo biti kanabinoidi fino emulgirani, da ostanejo enakomerno porazdeljeni in vizualno stabilni.
Kako ultrazvok pomaga pri raztapljanju kanabinoidov v pijačah?
Ultrazvočni procesorji v tekočinah ustvarjajo močne kavitacijske sile. Te sile razbijejo oljne faze, ki vsebujejo kanabinoide, na zelo majhne kapljice in jih enakomerno porazdelijo po matrici pijače. Z ustreznim emulgatorjem, primernim za živilske namene, je z ultrazvočno nanoemulgacijo mogoče proizvesti prosojne ali drobno dispergirane pijače s kanabinoidi, ki imajo izboljšano fizikalno stabilnost.
Ali se ultrazvočna emulgacija lahko uporablja za pijače s CBD in THC?
Da. Ultrazvočno emulgiranje se lahko uporablja za izvlečke CBD, THC, CBG in konoplje s polnim spektrom. Postopek je primeren za proizvajalce pijač, ki razvijajo žgane pijače s konopljo, koktajle RTD, pijače hard seltzer, grenčice, aperitive, brezalkoholne pijače s konopljo in druge funkcionalne pijače. Proizvajalci morajo preveriti, ali so njihove formulacije, vsebnost kanabinoidov, označevanje in prodajni kanali v skladu z veljavnimi lokalnimi predpisi.
Kaj zagotavlja, da je pijača s kanabinoidi bistra in stabilna?
Jasnost in stabilnost sta odvisni od velikosti kapljic, izbire emulgatorja, koncentracije kanabinoidov, vsebnosti alkohola, vsebnosti sladkorja, vrednosti pH, temperature in pogojev shranjevanja. Ultrazvočna nanoemulgacija pomaga zmanjšati velikost kapljic in izboljšati porazdelitev, kar lahko zmanjša motnost, nastajanje kreme, usedanje in ločevanje faz.
Kateri emulgatorji se lahko uporabljajo za nanoemulzije pijač s kanabinoidi?
Za pripravo pijač s kanabinoidi so običajno potrebni emulgatorji ali stabilizatorji, primerni za živilske namene, ki so združljivi z matriko pijače in izpolnjujejo zakonske zahteve. Izbor najprimernejšega emulgatorja je odvisen od izvlečka kanabinoidov, želenega okusnega profila, vsebnosti alkohola, zahtev glede označevanja ter želenega stopnje prosojnosti. Ultrazvočne naprave podjetja Hielscher je mogoče med razvojem recepture preizkusiti z različnimi sistemi emulgatorjev.
Ali ultrazvočna obdelava spremeni okus pijač iz konoplje?
Ultrazvočna obdelava izboljša disperzijo, vendar sama po sebi ne odstrani značilnega okusa izvlečkov konoplje. Kakovost okusa je odvisna od izvlečka, profila terpenov, emulgatorja, odmerka in osnove pijače. Pri izvlečkih THC in izvlečkih s polnim spektrom je morda potrebno prekrivanje okusa ali skrbno usklajevanje okusov.
Ali je ultrazvočna nanoemulgacija primerna za industrijsko proizvodnjo pijač?
Da. Podjetje Hielscher ponuja ultrazvočne sisteme, ki segajo od laboratorijske ravni do pilotne in industrijske proizvodnje v proizvodni liniji. Proizvajalci pijač lahko začnejo z manjšimi poskusi pri pripravi receptur, optimizirajo parametre procesa in isti ultrazvočni proces s pomočjo pretočnih celic ter industrijskih ultrazvočnih procesorjev prilagodijo za neprekinjeno proizvodnjo.
Katere parametre procesa morajo nadzorovati tehniki za proizvodnjo pijač?
Med pomembne parametre spadajo amplituda, vhodna ultrazvočna moč, pretok, čas zadrževanja, temperatura, tlak, koncentracija emulgatorja, koncentracija kanabinoidov in število prehodov. Za nadzor kakovosti morajo tehniki za pijače spremljati velikost kapljic, motnost, stabilnost faz, porazdelitev kanabinoidov, okus in trajnost.
Ali je mogoče ultrazvočne sisteme vgraditi v obstoječo proizvodno linijo za pijače?
Da. Industrijske ultrazvočne naprave je mogoče konfigurirati za vgradnjo v proizvodno linijo in povezati s črpalkami, rezervoarji, toplotnimi izmenjevalniki, pretočnimi celicami ter obstoječo opremo za proizvodnjo pijač. Ultrazvočna obdelava v proizvodni liniji je še posebej koristna za nadzorovano povečanje obsega proizvodnje, doseganje ponovljive kakovosti in neprekinjeno proizvodnjo.
Kako izbrati pravi ultrazvočni aparat Hielscher za pijače s kanabinoidi?
Izbira ustreznega sistema je odvisna od velikosti serije, želenega pretoka, viskoznosti, vsebnosti alkohola, zahtevane velikosti kapljic in proizvodnega načrta. Majhni ultrazvočni aparati so primerni za laboratorijsko razvijanje formul in preizkuse izvedljivosti, medtem ko se industrijski sistemi Hielscher uporabljajo za pilotne poskuse, obrtno proizvodnjo in neprekinjeno proizvodnjo v proizvodni liniji.
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 4000-vatni industrijski ultrazvočni aparat, za neprekinjeno proizvodnjo pijač iz konoplje z vgrajenimi nanodelci in v obliki nanoemulzije.
Visokozmogljivi ultrazvok: Hielscherjeva ponudba izdelkov zajema celoten spekter, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav in namiznih enot do popolnih industrijskih ultrazvočnih sistemov.