91301 (Екстракти в промисловій технології ліків)

Зміст

Вступ

Глава 1. Процес екстрагування

1.1 Теоретичні основи екстрагування

1.2 Особливості екстрагування рослинної сировини з клітинною структурою

1.3 Стадії процесу екстрагування i їх кількісні характеристики

1.4 Основні чинники впливу на повноту i швидкість екстрагування

1.5 Вимоги до екстрагентів

Глава 2. Настойки

2.1 Визначення настойок

2.2 Способи одержання настойок

2.3 Стандартизація

2.4 Зберігання настойок

2.5 Класифікація i номенклатура настойок

2.6 Рекуперація екстрагентів відпрацьованої сировини

Глава 3. Рідкі екстракти

3.1 Визначення

3.2 Рідкі екстракти

3.3 Способи одержання

3.4 Очищення

3.5 Стандартизація

3.6 Номенклатура рідких екстрактів

3.7 Зберігання

Глава 4. Густі i сухі екстракти

4.1 Визначення

4.2 Способи одержання

4.3 Одержання витяжок

4.4 Очищення витяжок

4.5 Згущення витяжок

4.6 Висушування витяжок

4.7 Номенклатура густих i сухих екстрактів i основні їхні показники (за державним реєстром)

4.8 Зберігання

Глава 5. Інші екстракти

5.1 Екстракти-концентрати

5.2 Масляні екстракти

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Сучасні екстракційні препарати з лікарської рослинної сировини за технологією одержання можна поділити на три групи:

сумарні (галенові) препарати;

новогаленові (максимально очищені) препарати;

препарати індивідуальних речовин.

Галенові препарати необхідно розглядати як специфічну групу лікарських засобів, що разом із хіміко-фармацевтичними та іншими препаратами входять до складу ліків. Галеновими вони називаються за прізвищем відомого римського лікаря і фармацевта Клавдія Галена, що жив у 131—201 рр. н. е. Термін «галенові препарати» з'явився у XIII столітті.

Витяжки із сировини у виробництві галенових препаратів (настойки, екстракти тощо) не є хімічно індивідуальними речовинами, вони являють собою складні комплекси, що часто діють інакше, ніж окрема хімічно чиста речовина. Тому й лікувальна дія галенових препаратів зумовлена всім комплексом біологічно активних речовин, посилюючи, послаблюючи або видозмінюючи дію основних речовин.

У 60-і роки XIX століття з'явилися нові препарати галенового типу, названі новогаленовими. Вони є витяжками з лікарських рослин, цілком або частково звільненими від супутніх речовин, тому мають ще й назву максимально очищених препаратів (МОП). Це також сумарні препарати, але з вузьким спектром дії на організм і зі своїми особливостями. Так, глибоке очищення підвищує їх стабільність, усуває побічну дію ряду супутніх речовин (смоли, таніни тощо), дозволяє рекомендувати їх для парентерального застосування.

Промислове виробництво лікарських препаратів індивідуальних речовин було організоване в колишньому СРСР у середині XX століття. Якщо порівняно недавно їх виробництво вважалося важкодоступним, то завдяки досягненням у галузі хімії, фізики, технології ліків та фармакології стали можливими їх виділення, всебічне дослідження та аналіз. Поширення набули препарати індивідуальних алкалоїдів, серцевих глікозидів та ін.

Основу виробництва екстракційних препаратів становлять про-цеси екстракції. У фармації вони широко впроваджені для одержання препаратів із лікарськоїрослинної сировини (настойки, екстракти рідкі, густі та сухі, екстракти-концентрати, максимально очищені, тобто новогаленові препарати, витяжки зі свіжих рослин тощо) та із сировини тваринного походження (препарати гормонів, ферментів, препарати неспецифічної дії — пантокрин, вітогепат і т. под.)

Вирізняють екстрагування в системі тверде тіло — рідина та у системі рідина — рідина, або рідинну екстракцію. Найпопулярніше у фармацевтичному виробництві екстрагування в системі тверде тіло — рідина, де твердим тілом є лікарська рослинна сирови-на або сировина тваринного походження, а рідиною — екстрагент. Рідинну екстракцію використовують при очищенні витяжок у виробництві максимально очищених препаратів і препаратів індивідуальних речовин з лікарської рослинної сировини.

Глава 1. Процес екстрагування

1.1 Теоретичні основи екстрагування

Процес екстрагування належить до масообмінних процесів і відбувається завдяки дифузії із зони з високою концентраціею. Екстрагування базується на дифузії біологічно активних речовин із внутрішніх структур частинок матеріалу в екстрагент і закінчується при досягненні рівноважних концентрацій. У рівноважному стані з матеріалу в екстрагент переходить така ж кількість молекул, як і з екстрагента в матеріал, тобто концентрація залишається постійною. При цьому звичайно в матеріалі концентрація вища, ніж в екстрагенті.

Дифузія буває молекулярна і конвективна.

Молекулярна дифузія — це процес перенесення елементів речовини (біологічно активної речовини — БАР) за рахунок хаотичного руху самих молекул у нерухомому середовищі. Вона характеризується коєфіціентом молекулярної дифузії Б, який виводять із рівняння Ейнштейна.

Коєфіціент молекулярної дифузії характеризує здатність даної речовини проникати внаслідок дифузії в нерухоме середовище і, як видно з рівняння, зростає з підвищенням температури і зменшується зі збільшенням в'язкості середовища та розміру частинок речовини.

Отже, чим менший радіус дифундуючих частинок, тим швидше відбувається дифузія. Наприклад, розчинам білків, слизів, пектинів та інших, що мають великі молекули, властиві дуже низькі коєфіціенти дифузії. Речовини з малими розмірами молекул (якими частіше бувають БАР) дифундують набагато швидше.

1.2 Особливості екстрагування рослинної сировини з клітинною структурою

При екстрагуванні з лікарської рослинної сировини відбувається дифузія БАР із внутрішніх структур частинки матеріалу. Цей процес має свої особливості. Перш за все, наявність пористої перегородки, міжклітинного простору і клітинних ходів знижує швидкість дифузії. По-друге, у пори перегородки можуть проникати лише ті речовини, частинки яких не перевищують розмірів пор. Нарешті, є ще одна істотна особливість — явище десорбції, що спостерігається в клітині після проникнення в неї екстрагента. Оскільки речовини в клітині зв'язані силами тяжіння, то необхідне насамперед подолання цих адсорбційних сил. Увесь складний комплекс дифузійних явищ, які відбуваються всередині шматочків рослинного матеріалу, називають внутрішньою дифузіею. Для вираження коєфіціента дифузії в порах рослинного матеріалу до рівняння Ейнштейна для вільної дифузії вводять поправочний коєфіціент В, який враховує всі ускладнення процесу.

Для матеріалу з клітинною структурою значення коєфіціента внутрішньої дифузії значно менше за значення коєфіціента вільної дифузії. Так, розмір коєфіціента вільної дифузії для багатьох природних сполук перебуває в межах 104—105 м2/с. А для цих же сполук значення коєфіціента дифузії в порах матеріалу з клітин-ною структурою на 2—3 порядки менший, тобто 106—108 м2/с.

Особливості витягу біологічно активних речовин із матеріалів з клітинною структурою пов'язані з тим, що на шляху до речовини, яка міститься в клітині, знаходиться клітинна стінка, фізіологічний стан якої змінюється. Так, жива рослинна клітина має пристінний шар протоплазми відповідної товщини. Він позначається на властивостях клітинної стінки як перегородки, що відокремлює розчин усередині клітини (клітинний сік) від рідини поза клітиною.

Доки протоплазма жива, клітинна стінка залишається напів-прозорою перегородкою, яка не пропускає речовини, розчинені в клітинному сокові. У цьому разі можливе лише проникнення екстрагента у клітину за рахунок явища осмосу.

Зовсім інакше поводиться висушена клітина. Внаслідок загибелі протоплазми (плазмолізу) клітинна стінка втрачає характер напівпрозорої перегородки і починає пропускати речовини в обидві сторони (явище діалізу). Тобто клітинна стінка набуває властивості пористої перегородки, крізь яку можуть дифундувати біологічно активні речовини, молекули яких не перевищують розміру пор.

Переважну більшість екстракційних препаратів одержують із висушеної рослинної сировини, тобто зневодненої природним або тепловим висушуванням. У разі одержання препаратів зі свіжих рослин клітини умертвляють етиловим спиртом. Він дуже гігроскопічний і при зіткненні з рослинною клітиною зневоднює її, викликаючи найсильніший плазмоліз. Умертвіння клітин сировини тваринного походження досягається тими ж способами: висушуванням або зневоднюванням за допомогою спирту чи ацетону.

При одержанні препаратів зі свіжої сировини, клітини якої не зневоднені, очевидно, має місце вимивання клітинного соку із зруйнованих клітин, а не процес екстрагування.

1.3 Стадії процесу екстрагування i їх кількісні характеристики

У процесі екстрагування відбувається масопередача, тобто перехід одніеї або кількох речовин з одніеї фази (сировини) в іншу (екстрагент). Масопередача із сировини з клітинною структурою — складний процес, в якому можна виділити три стадії:

«внутрішню дифузію», що включає всі явища перенесення

речовин усередині частинок сировини;

перенесення речовини в межах безпосередньо дифузійного

пограничного шару;

перенесення речовини рухомим екстрагентом (конвективна дифузія).

Екстрагування із зневодненої сировини з клітинною структурою починається проникненням екстрагента в матеріал, змочуванням речовин, що знаходяться усередині клітини, розчиненням їх та десорбціею. Далі відбувається молекулярне перенесення розчинених речовин — спочатку в екстрагент, що знаходиться в міжклітинному просторі, потім в екстрагент, який заповнює мікро- і макротріщини, і, нарешті, на поверхню шматочків матеріалу.

Зобразимо схематично (рис. 1) частинку матеріалу, яка знаходиться в екстрагенті, і позначимо середню концентрацію речовин, що екстрагуються всередині частинки, як С1 а на її поверхні — С2.

Рис. 1. Частинка сировини в екстрагенті

Тоді кількість речовини, що продифундувала із внутрішніх структур частинки на поверхню (перша стадія), буде пропорційна коєфіціентові внутрішньої дифузії, поверхні частинки матеріалу, часові, різниці концентрації всередині частинки та на її поверхні, обернено пропорційна розмірові частинок рослинної сировини.

На другій стадії починається дифузія речовин від поверхні частинки (концентрація С2) до зовнішньої поверхні дифузійного пограничного шару (концентрація С3). Зараз уже загальновизнане існування на поверхні шматочків сировини пристінного шару, екстрагента, названого дифузійним пограничним шаром. Цей шар чинить великий опір подальшому перенесенню екстрагованих речовин у екстрагент. Товщина його залежить від гідродинаміки процесу, передусім від швидкості перемішування екстрагента. Чим більша швидкість перемішування, тим тонший пограничний шар. У межах дифузійного пограничного шару перенесення речовин здійснюється за законом вільної дифузії і може бути виражене у вигляді першого закону Фіка.

На третій стадії процесу екстрагування перенесення діючих речовин триває завдяки руху екстрагента (конвективна дифузія).

Звичайно коєфіціент конвективної дифузії Р у багато разів більший за коєфіціент молекулярної дифузії Б.

Аналіз процесів екстракції засвідчує, що процес екстрагування залежить від багатьох чинників, найважливіші з яких: гідродинамічні умови, поверхня розділення фаз, різниця концентрацій, тривалість процесу, в'язкість екстрагента, температура. Крім того, на повноту витягу та швидкість впливають: додавання поверхнево-активних речовин, характер завантаження сировини, вибір екстрагента, пористість і порозність сировини, коєфіціент вимивання, вплив вібрацій, пульсацій, електроімпульсний розряд у рідкому середовищі, здрібнення і деформація сировини в екстрагенті. Розглянемо вплив кожного із цих чинників.

1.4 Основні чинники впливу на повноту i швидкість екстрагування

Гідродинамічні умови. Коєфіціент масопередачі К визначають, включаючи коєфіціенти всіх видів дифузії. Він може змінюватися залежно від гідродинамічних умов процесу. Так, за відсутності конвекції, тобто без перемішування, коєфіціент конвективної дифузії Р дорівнює нулю, а товщина дифузійного шару стає рівною товщині всього шару екстрагента. Отже, третя стадія екстрагування відпадає, а коєфіціент масопередачі визначається тільки внутрішньою дифузіею в сировину і вільною молекулярною дифузіею в нерухомій рідині.

Таке явище спостерігається при мацерації (настоюванні) без перемішування. Цей спосіб екстрагування найбільш тривалий.

Якщо екстрагент переміщується із незначною швидкістю, коєфіціент масопередачі визначається кількісними характеристиками всіх трьох стадій процесу. Швидкість цього способу екстракції вища, адже зменшується шар не-рухомої рідини, з'являються конвекційні потоки, які сприяють перенесенню речовини. Такий режим екстрагування характерний для мацерації з перемішуванням, перколяції, швидкоплинної реперколяції, безперервної протитечійної екстракції тощо.

I нарешті, при дуже інтенсивному перемішуванні можуть не відбуватися друга й третя стадії дифузійного процесу. Тоді коєфіціент конвективної дифузії зростає до нескінченності, тобто конвективне масоперенесення здійснюється миттево. Водночас стає рівною нулю і товщина пограничного дифузійного шару. Коєфіціент масопередачі в таких випадках визначається тільки коєфіціентом дифузії в порах рослинного матеріалу.

Такий вид залежності для коєфіціента масопередачі прийнятний для вихрової екстракції та екстрагування із застосуванням роторно-пульсаційного апарата.

Другий і третій складники можуть бути відсутніми, але наявність першого невід’ємна від процесу екстракції із сировини з клітинною структурою.