Растварање канабиноида у алкохолним напицима ултразвучном наноемулзификацијом
Производите бистре, стабилне напитке са CBD, THC, CBG и екстрактима канабиса пуног спектра применом ултразвучне наноемулзификације која се може скалирати. Канабиноиди су једињења растворљива у уљу и могу изазвати замућење, стварање прстенастих наслага, таложење, лош укус и неуједначено дозирање када нису правилно дисперговани у алкохолним напицима или напицима са ниским садржајем алкохола. Ултразвучни емулгатори високих перформанси компаније Hielscher Ultrasonics стварају фине наноемулзије канабиноида ради постизања провидног изгледа, дугорочне физичке стабилности и поновљиве расподеле активних супстанци.
Од развоја рецептуре до континуиране проточне производње, соникатори Hielscher помажу произвођачима напитака да контролишу величину капљица, употребу емулгатора, температуру, време задржавања и производни капацитет. Користите системе Hielscher за ултразвучну емулзификацију за жестока пића са CBD, коктеле са додатком THC, газиране воде са канабисом, битере, аперитиве, безалкохолне напитке са канабисом и формулације функционалних напитака.
Производите наноемулговане напитке помоћу соникатора UP400St
Зашто је тешко формулисати напитке са канабиноидима
Канабиноиди се добро растварају у алкохолу веома високе јачине. Међутим, алкохол јачине 190 proof, са приближно 92,4% етанола по маси, није погодан за већину напитака намењених потрошачима због свог снажног физиолошког дејства, оштрог укуса и ограничене флексибилности при формулисању. Већина комерцијалних напитака са канабисом, укључујући жестока пића, коктеле спремне за пиће (RTD), газиране воде и производе са ниским запреминским уделом алкохола (ABV), захтева нижи садржај алкохола, пријатан профил укуса и стабилан изглед.
Да би се екстракти канабиса као што су CBD, THC, CBG и екстракти конопље или канабиса пуног спектра укључили у формулације напитака, уљна фаза која садржи канабиноиде мора се уситнити у веома мале капљице и стабилизовати компатибилним емулгатором прехрамбеног квалитета. Ултразвучна наноемулзификација ствара интензивне силе смицања које диспергују уљну фазу у алкохолни или водено-алкохолни матрикс напитка. Тако се добијају бистри или фино дисперговани напици са канабиноидима, побољшане стабилности, уједначене расподеле активних супстанци и привлачног оптичког изгледа.
Ултразвучна наноемулзификација за бистре напитке са CBD и THC
Ултразвучни процесори Hielscher стварају акустичну кавитацију у течностима. Настало снажно смицање, микрострујање и флуктуације притиска разбијају уљне фазе које садрже канабиноиде у капљице нанометарских димензија и равномерно их распоређују по целом напитку. У комбинацији са одговарајућим емулгатором прехрамбеног квалитета, ултразвук помаже у стварању провидних или полупровидних наноемулзија за алкохолне и безалкохолне напитке са додатком канабиса.
Уска крива расподеле величине капљица наноемулзије уља конопље у води припремљене ултрасоникатором UP400St.
- Ефикасна и брза хомогенизација уз снажно смицање
- Бистар или провидан изглед напитка
- Мале капљице за побољшану стабилност дисперзије
- Поновљива расподела активних супстанци за уједначено дозирање
- Погодно за CBD, THC, CBG и екстракте пуног спектра
- Компатибилно са различитим системима емулгатора прехрамбеног квалитета
- Могућност скалирања од лабораторијског развоја формулације до индустријске проточне производње
- Једноставно руковање уз прецизну контролу процеса
Ток процеса за техничаре у производњи напитака
Следећи ток процеса помаже тимовима за истраживање и развој напитака и производним техничарима да развију стабилне формулације напитака са канабиноидима и пренесу их из лабораторије у проточну производњу.
| Корак процеса | На шта техничар треба да обрати пажњу | Сврха |
|---|---|---|
| 1. Дефинишите матрикс напитка | Запремински удео алкохола (ABV), pH, садржај шећера, газираност, систем арома, конзерванси | Утврдите границе компатибилности пре додавања канабиноида |
| 2. Припремите канабиноидну фазу | CBD, THC, CBG, екстракт пуног спектра, носеће уље, терпенски профил | Припремите контролисану фазу са активним супстанцама за прецизно дозирање |
| 3. Изаберите емулгатор | Прехрамбеног квалитета, са једноставном декларацијом, компатибилан са алкохолом, неутралног укуса | Стабилизујте наноемулзију и допринесите бистрини напитка |
| 4. Извршите претходно мешање | Груба емулзија, контролисан редослед додавања, без усисавања ваздуха | Припремити формулацију за ефикасну соникацију |
| 5. Соникација | Амплитуда, улазна снага, проток, време задржавања, температура | Смањити величину капљица и хомогенизовати канабиноидну фазу |
| 6. Контрола квалитета | Величина капљица, мутноћа, расподела активних супстанци, стабилност фаза | Потврдити да напитак испуњава спецификацију |
| 7. Испитивање рока трајања | Циклуси загревања и хлађења, излагање светлости, време складиштења, стабилност газираности | Проверити стабилност у реалним тржишним условима |
| 8. Повећање размере производње | Шаржни рад, рециркулација или континуални проточни рад | Пренети формулацију у комерцијалну производњу |
Кључни параметри формулације за стабилне канабиноидне напитке
Успешна производња канабиноидних напитака зависи од међусобног деловања квалитета екстракта, хемијских својстава емулгатора, садржаја алкохола и параметара ултразвучног процеса. Током развоја рецептуре, техничари за производњу напитака треба да документују следеће променљиве:
- Величина капљица: Мање капљице доприносе бистрини, физичкој стабилности и равномерној расподели канабиноида.
- Концентрација емулгатора: Количина емулгатора мора бити довољна да стабилизује међуфазну површину уље–вода или уље–алкохол без изазивања непожељног укуса или прекомерног пенушања.
- Садржај алкохола: Етанол високе алкохолне јачине лакше раствара канабиноиде, док напици са ниским запреминским уделом алкохола обично захтевају интензивније емулговање и стабилизацију.
- Температура: Унос ултразвучне енергије може повећати температуру течности. За формулације чије су ароме осетљиве на температуру може бити потребно хлађење или размена топлоте у протоку.
- Време задржавања и проток: Соникација у протоку омогућава прецизну контролу уноса енергије по јединици запремине.
- Број пролаза: Рециркулација или вишеструки пролази могу додатно смањити величину капљица када је то потребно.
- Матрикс напитка: Шећер, киселине, газираност, боје, ароме и конзерванси могу утицати на бистрину и дугорочну стабилност емулзије.
Савети за побољшање наноемулзија канабиноидних напитака
| Проблем | Вероватни узрок | Предложено подешавање |
|---|---|---|
| Замућење или мутноћа | Превелике капљице; некомпатибилан емулгатор; превелико оптерећење уљном фазом | Повећати интензитет ултразвука, оптимизовати однос емулгатора или смањити оптерећење канабиноидима |
| Формирање прстена | Уљна фаза није потпуно стабилизована | Побољшати избор емулгатора, повећати квалитет претходног мешања или применити додатни пролаз соникације |
| Седиментација | Нечистоће у екстракту, воскови или нестабилна дисперзија | Користити чистији екстракт, побољшати филтрацију и оптимизовати услове соникације |
| Горак укус или укус са израженом нотом канабиса | Профил екстракта, оптерећење терпенима или висока концентрација THC-а/екстракта пуног спектра | Применити маскирање укуса, смањити дозу по порцији или одабрати чистији екстракт |
| Пенушање током обраде | Систем површински активних материја, усисавање ваздуха или радни услови пумпе | Смањити увлачење ваздуха, оптимизовати пуњење проточне ћелије и подесити брзину пумпе |
| Пораст температуре | Велики унос енергије или недовољно хлађење | Користити хлађење у протоку, скратити време рециркулације или контролисати време задржавања |
| Неуједначена јачина | Лоше мешање, раздвајање фаза или неодговарајуће узорковање | Проверити хомогеност, узимати узорке на различитим нивоима у резервоару и побољшати дисперговање у протоку |
Нанорастворени канабиноиди за побољшано дисперговање и биорасположивост
Канабиноиди су слабо растворљиви у води и природно хидрофобни. У напицима то ствара изазове у погледу бистрине, стабилности и уједначеног дозирања. Наноемулзије, липозоми и чврсти липидни носачи користе се у фармацеутским и нутрацеутским применама, као и у функционалној храни, ради побољшања дисперговања и повећања доступности липофилних биоактивних једињења.
Ултразвучна наноемулзификација повећава површину фазе која садржи канабиноиде тако што смањује капљице на веома мале величине. То побољшава расподелу у матриксу напитка и може допринети бољем растварању током конзумирања. Произвођачи напитака треба да потврде биорасположивост, тврдње о почетку дејства и тврдње о дозирању у складу са важећим аналитичким и регулаторним захтевима на својим циљним тржиштима.
Јака алкохолна пића са додатком THC-а и готови напици са канабисом
Формулисање пића обогаћених THC-ом посебно је захтевно. THC има интензиван профил укуса, а многи брендови пића, поред стабилне дисперзије и уједначеног дозирања, захтевају чист, благ укус. Ултразвучна наноемулзификација помаже у дисперговању екстраката који садрже THC у жестока пића, коктеле, селцере, битере и друге основе за пића. Међутим, квалитет укуса зависи и од избора екстракта, терпенског профила, избора емулгатора, дозе и система арома у пићу.
За пића са THC-ом, CBD-ом и екстрактима канабиса пуног спектра, произвођачи треба да провере захтеве у погледу формулације, дозирања, декларисања, паковања и дистрибуције у надлежној јурисдикцији. Прописи за канабис, алкохол и комбиноване производе са канабисом и алкохолом могу се знатно разликовати у зависности од тржишта.
Примене у производњи пића
- жестока пића са CBD-ом и THC-ом
- формулације вотке, вискија, рума и џина
- битере и аперитиве, као што је амаро
- коктеле спремне за конзумацију (RTD) и мешана пића
- алкохолне селцере и алкохолне газиране воде
- пића на бази пива и слада
- алкохолне лимунаде и газирана освежавајућа пића
- воћне сокове, лимунаде и безалкохолна пића са канабисом
- функционална пића са CBD-ом, CBG-ом или екстрактима пуног спектра
Ултразвучна ароматизација и обогаћивање биљним састојцима
Ултразвучна екстракција се такође може применити за производњу безалкохолних и алкохолних пића обогаћених канабисом са додатним биљним ароматичним једињењима. На пример, соникација се може користити за обогаћивање пића са канабисом зачинским биљем, зачинима, корама цитруса, биљним састојцима за битере или другим састојцима за ароматизацију. То може побољшати сензорни профил и подржати развој пића која се издвајају на тржишту.
Ултразвучни процесори са великим смицањем за растварање и емулзификацију
Hielscher Ultrasonics нуди широк асортиман ултразвучних уређаја високих перформанси за наноемулговање канабиноида у алкохолним и безалкохолним пићима. Напици обогаћени канабисом, аперитиви, жестока пића и коктели могу се формулисати мешањем фитоканабиноида као што су CBD, THC, CBG или екстраката канабиса пуног спектра са течностима погодним за пиће.
Индустријски ултразвучни процесори Hielscher могу да остваре веома високе амплитуде. Рад при амплитудама до 200µm може се непрекидно одржавати у производњи 24/7. За још више амплитуде доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде.
Који ултразвучни уређај Hielscher одговара вашем процесу производње пића?
Одговарајући ултразвучни систем зависи од величине шарже, циљног запреминског протока, вискозности, садржаја алкохола, потребне величине капљица и распореда производње. Почните лабораторијским испитивањима да бисте потврдили стабилност формулације, а затим повећајте размере процеса на пилотску или индустријску обраду у протоку, користећи исти принцип ултразвучног процеса.
| Фаза производње | Запремина шарже | Запремински проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|---|
| Лабораторијско формулисање | 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| Развој рецептуре и мале шарже | 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Пилотска испитивања и занатска производња | 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| Индустријска производња у протоку | 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| Континуирана производња великог обима | n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000hdT |
| Веома велике производне линије | n.a. | већи | Група уређаја UIP16000hdT |
Често постављана питања: наноемулзије канабиноида у алкохолним пићима
Зашто се канабиноиди тешко растварају у алкохолним пићима?
Канабиноиди као што су CBD, THC, CBG и екстракти канабиса пуног спектра су хидрофобни, што значи да се не растварају добро у системима пића на бази воде. Етанол високе алкохолне јачине може лакше да раствори канабиноиде, али већина пића за потрошаче има много нижи садржај алкохола. У пићима са ниским запреминским уделом алкохола, коктелима, селцерима и пићима спремним за конзумацију, канабиноиди морају бити фино емулговани да би остали равномерно распоређени и визуелно стабилни.
Како ултразвук помаже у растварању канабиноида у пићима?
Ултразвучни процесори стварају интензивне кавитационе силе у течностима. Ове силе разбијају уљне фазе које садрже канабиноиде на веома ситне капљице и равномерно их распоређују у матриксу напитка. Уз одговарајући емулгатор прехрамбеног квалитета, ултразвучна наноемулзификација може да произведе бистре или фино дисперговане напитке са канабиноидима побољшане физичке стабилности.
Може ли се ултразвучна емулзификација користити за напитке са CBD и THC?
Да. Ултразвучна емулзификација може се користити за CBD, THC, CBG и екстракте канабиса пуног спектра. Поступак је погодан за произвођаче напитака који развијају жестока алкохолна пића са канабисом, коктеле спремне за конзумирање, алкохолне газиране воде, битере, аперитиве, безалкохолне напитке са канабисом и друге функционалне напитке. Произвођачи морају да провере да ли су њихова формулација, садржај канабиноида, означавање и канали продаје у складу са важећим локалним прописима.
Шта чини напитак са канабиноидима бистрим и стабилним?
Бистрина и стабилност зависе од величине капљица, избора емулгатора, концентрације канабиноида, садржаја алкохола, садржаја шећера, pH, температуре и услова складиштења. Ултразвучна наноемулзификација помаже у смањењу величине капљица и побољшању њихове расподеле, што може да смањи замућење, издвајање капљица на површини, седиментацију и раздвајање фаза.
Који емулгатори се могу користити за наноемулзије напитака са канабиноидима?
Формулације напитака са канабиноидима обично захтевају емулгаторе или стабилизаторе прехрамбеног квалитета који су компатибилни са матриксом напитка и регулаторним захтевима. Најбољи емулгатор зависи од екстракта канабиноида, жељеног профила укуса, садржаја алкохола, захтева за означавање и циљане бистрине. Ултразвучни системи Hielscher могу се испитивати са различитим системима емулгатора током развоја формулације.
Да ли ултразвучна обрада мења укус напитака са канабисом?
Ултразвучна обрада побољшава дисперговање, али не уклања аутоматски карактеристичан укус екстраката канабиса. Квалитет укуса зависи од екстракта, терпенског профила, емулгатора, дозе и основе напитка. За THC и екстракте пуног спектра може бити потребно маскирање укуса или пажљиво усклађивање укуса.
Да ли је ултразвучна наноемулзификација погодна за индустријску производњу напитака?
Да. Hielscher испоручује ултразвучне системе од лабораторијског обима до пилотске и индустријске проточне производње. Произвођачи напитака могу да почну са малим пробама формулације, оптимизују процесне параметре и повећају обим истог ултразвучног поступка до континуиране производње са проточним ћелијама и индустријским ултразвучним процесорима.
Које процесне параметре треба да контролишу техничари у производњи напитака?
Важни параметри обухватају амплитуду, улазну ултразвучну снагу, проток, време задржавања, температуру, притисак, концентрацију емулгатора, концентрацију канабиноида и број пролаза. За контролу квалитета, техничари у производњи напитака треба да прате величину капљица, мутноћу, стабилност фаза, расподелу канабиноида, укус и својства током рока трајања.
Могу ли се ултразвучни системи интегрисати у постојећу линију за производњу напитака?
Да. Индустријски ултразвучни процесори могу се конфигурисати за проточну обраду и интегрисати са пумпама, резервоарима, измењивачима топлоте, проточним ћелијама и постојећом опремом за производњу напитака. Проточна соникација је посебно корисна за контролисано повећање обима производње, поновљив квалитет и континуирану производњу.
Како да изаберем одговарајући Hielscher ултрасоникатор за напитке са канабиноидима?
Одговарајући систем зависи од величине шарже, циљаног протока, вискозности, садржаја алкохола, потребне величине капљица и распореда производње. Мали ултрасоникатори су погодни за лабораторијски развој формулација и испитивања изводљивости, док се индустријски системи Hielscher користе за пилотска испитивања, занатску производњу и континуирану проточну производњу.
Литература / Референце
- 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, снажан индустријски соникатор снаге 4000 вати, за проточну производњу напитака са канабисом добијених наноинфузијом и наноемулговањем.
Ултразвук високих перформанси: асортиман производа компаније Hielscher обухвата читав распон од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја и стоних јединица до комплетних индустријских ултразвучних система.