3 курс / Фармакология / ОБОРУДОВАНИЕ_ДЛЯ_ПРОИЗВОДСТВА_ГОТОВЫХ_ЛЕКАРСТВЕННЫХ_СРЕДСТВ_

Введение

Настоящее учебно-методическое пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом по специальности 040500 «Фармация» и Примерной программой по дисциплине «Фармацевтическая технология». Пособие предназначено для подготовки студентов и для контроля их знаний по темам: «Измельчение»; «Ситовая, гидравлическая и пневматическая классификация», «Смешивание», «Перемешивание», «Диспергирование», «Гомогенизация», а также: «Растворы», «Эмульсии», «Суспензии», «Мази», «Порошки», «Таблетки», «Пластыри».

Пособие включает: введение, соответствующие разделы программы, теоретическую часть, отображающую медико-биологическое значение указанных технологических процессов в фармацевтической технологии. Кроме того, в пособии представлены: основные схемы оборудования, используемого для реализации этих процессов с кратким описанием принципов работы, материалы для контроля знаний студентов в форме тестовых заданий и ситуационных задач.

Подготовка студентов с помощью пособия обеспечивает необходимый уровень знаний по адекватному проведению описанных технологических процессов при получении стандартных, стабильных и эффективных лекарственных форм: «Порошки», «Таблетки», «Растворы», «Эмульсии», «Суспензии», «Мази», «Пластыри», а также других лекарственных форм, в технологии которых они используются. Материалы пособия могут быть использованы в качестве иллюстраций к лекциям и при проведении семинаров.

Материалы пособия необходимы для формирования умений по выбору рациональной аппаратуры в зависимости от структуры сырья и назначения продукта, обоснованию и составлению фрагментов технологических и аппаратурных схем получения лекарственных форм. Знания рассмотренных в пособии тем необходимы в практической деятельности провизора.

4

Часть1. Измельчение. Ситовая, гидравлическая и пневматическая классификация материала.

Цель: уметь теоретически обосновывать значение, организацию технологии производства и аппаратурное обеспечение процессов измельчения, ситовой, гидравлической и пневматической классификации материалов.

Разделы учебной программы

Механические процессы и аппараты. Измельчение твердых материалов. Назначение и виды. Измельчающие машины. Классификация и виды машин. Валковые, жерновые мельницы. Дезинтеграторы, дисмембраторы, эксцельсиоры. Барабанные мельницы: вибрационные, струйно-вибрационные, коллоидные. Выбор измельчающих машин в зависимости от структуры материала и требуемой дисперсности. Особенности измельчения материалов с клеточной структурой.

Назначение и использование измельчения в фармацевтической технологии. Криоизмельчение, его влияние на качество измельченного материала.

Классификация измельченного материала. Сита и ситовой анализ. Способы грохочения. Устройство и принцип работы вращающихся, качающихся, вибрационных грохотов (гирационных и инерционных). Гидравлическая и пневматическая сортировка.

Технология лекарственных форм. Машины и оборудование фармацевтических производств. Порошки. Сборы. Таблетки. Гранулы. Суспензии.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ.

Процессы измельчения, ситовой гидравлической и пневматической классификации в фармацевтической технологии.

Измельчение. Измельчением называют процесс уменьшения размера частиц, сопровождаемый увеличением удельной поверхности.

5

-изменение физических свойств измельчаемых твердых тел с целью достижения необходимых параметров (сыпучесть, насыпная масса, объемная плотность, свободная поверхность);

-достижение равномерности распределения индивидуальных компонентов в многокомпонентных смесях;

-ускорение массообменных процессов (сушка, экстрагирование, растворение) и химических реакций.

Измельчение твердых тел в фармацевтической технологии используется как основной (при получении порошков, сборов) и как вспомогательный процесс (получение таблеток, гранул, фито- и органопрепаратов) в производстве лекарственных форм. В зависимости от конечных целей, дальнейшего использования, свойств измельчаемых материалов, измельчение проводят до получения порошков крупного, среднего и мелкого помола (см. табл. 5 ).

Для обоснования выбора измельчающего оборудования следует учитывать структуру и физико-химические свойства сырья.

Структура твердых тел.

В фармацевтической технологии измельчают твердые лекарственные и вспомогательные вещества минерального и органического происхождения. Все твердые вещества можно разделить в зависимости от структуры на три группы: кристаллические, аморфные, с клеточным строением.

Кристаллические вещества характеризуются анизотропией свойств, т.е. физические свойства – тепло-, электро-, светопроводность, механические свойства у них различны в разных направлениях. Поэтому, не зависимо от направления прилагаемой разрушающей силы кристаллические тела разрушаются по наименее прочным местам (плоскостям спаянности, дефектам кристаллических решеток). Прочность кристаллических тел не зависит от температуры и определяется типом связи в кристаллической решетке.

Аморфные вещества (смолы, камеди, воски, парафин, прополис, ряд синтетических субстанций) не имеют определенной структуры. Для аморфных тел характерна изотропия свойств, их физические свойства одинаковы по всем направлениям. При воздействии разрушающей силы они разрушаются по всевозможным направлениям, образуя изломы неправильной формы. Силы сцепления между частицами в аморфных телах не велики, прочность их зависит от температуры.

В фармацевтической практике часто приходится измельчать материалы с клеточной структурой (лекарственное растительное сырье, сырье животного и биотехнологического происхождения). Прочность высушенного растительного сырья зависит от гистоло-

6

гического строения (коры, корни, стебли, пластинка листа, цветки, плоду, семена). На прочность такого сырья оказывает влияние влажность измельченного материала: влажный материал обладает свойством упругости, мнется, деформируется и измельчается трудно: пересушенный материал становится хрупким и при измельчении образует много пыли. Поэтому необходимо измельчать растительный материал с оптимальной влажностью (5- 6%) и учитывать, что распределение биологически активных веществ в различных тканях и органах растений не одинаково, то есть измельчать материал полностью, без остатка.

При измельчении лекарственного растительного сырья руководствуются предписаниями фармакопейных статей и технологических регламентов. В общем случае с учетом гистологической структуры высушенного сырья его измельчают до следующих размеров: листья, травы – 4-6 мм, коры, корни, корневища – 3 мм плоды, семена – 0,5 мм. При получении экстракционных препаратов из высушенного лекарственного растительного сырья более тонкое измельчение не целесообразно, так как при этом резко возрастает про-

цент растительных клеток с разрушенными клеточными стенками и, как следствие - в извлечение поступает повышенное количество балластных веществ (белков, пектинов и др.), которые затрудняют дальнейшую очистку извлечения. Измельчение свежего растительного сырья, а также органов и тканей животных проводят с использованием машин раздавливающего и истирающего действия. Для получения сока растения или проведения экстракции в этом случае по возможности добиваются нарушения целостности мембран клеток, которые препятствуют этим процессам. При работе с лекарственным растительным сырьем основываются на положении «измельчать все без остатка», так как содержание биологически активных веществ может быть различным в разных тканях растения. При измельчении вязко-пластичного сырья (мумие, прополис и т.п.), последнее предваритель-

но высушивают или замораживают, приводя в хрупкое состояние.

Размеры частиц кристаллических лекарственных веществ имеют большое влияние на биодоступность и проявление побочных эффектов. При измельчении увеличивается сум-

кислорода и влаги, возрастает когезия, а в процессе хранения – слеживаемость. В резуль-

7

тате трения измельчаемого материала с рабочими деталями и корпусом измельчающих машин образуются электрические заряды, приводящие или к пылеобразованию или к прилипанию материала к поверхности оборудования.

Большая площадь поверхности измельченного материала приводит к ускорению всасывания. В результате с одной стороны повышается биодоступность, становится возможным снижение терапевтической дозы лекарственного вещества и побочного ульцерогенного действия, а с другой – проявляются побочные эффекты, связанные с наличием пиковых концентраций лекарственного вещества в крови. Иногда микронизирование может привести и к снижению терапевтической активности, например, в результате снижения стабильности в присутствии пищеварительных соков. Дисперсность должна быть приемлема и с позиций технологии: она влияет на качество смешивания и сыпучесть, которая, как правило, ухудшается для микрочастиц.

В связи с этим имеет значение нормирование дисперсности лекарственного веще-

ства. С биофармацевтических позиций это прежде всего актуально для веществ мало, медленно и плохо растворимых.

Классы измельчения.

Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения i (см. стр.17). Классификация измельченного материала в зависимости от размеров частиц, представленная в русскоязычной учебной литературе (см. табл. 5) отличается от классификации, представленной в Европейской Фармакопее 2003 г. (см. табл 1). Это следует учитывать при работе с материалами и документами, соответствующими разным стандартам.

Таблица 1. Классы измельчения в зависимости от дисперсности частиц по ЕФ 2003.

Ультратонкое

* Примечание. Таблица составлена на основе материалов Европейской Фармакопеи

2003, № сита дан по ЕФ 2003 и ISO 3310/1 (1975) (см. табл.2).

8

Измельчение, особенно «мелкое», требует большого расхода энергии. Поэтому при проведении процесса основываются на принципе «не дробить ничего лишнего». Для этого перед дроблением отделяют мелкий материал, размеры которого соответствуют размерам частиц конечного продукта. В результате избегают перегруза дробилки и «переизмельчения» материала. Как правило, при проведении «крупного» и «среднего» измельчения материал проходит эту операцию (предварительный отсев мелкой фракции) один раз.

При «тонком» измельчении дробилка работает с грохотом (классификатором), который отделяет измельченный материал, а крупный материал возвращается в дробилку или мельницу для повторного измельчения. Это позволяет снизить энергетические затраты на бесполезную работу по дроблению уже измельченной фракции и избежать «переизмельчения», приводящего к когезии частиц.

Сверхтонкое измельчение проводится поэтапно с использованием различных типов оборудования.

Оборудование для измельчения.

В настоящее время существует большое количество измельчающих машин, различающихся по различным характеристикам. Наиболее существенными являются классификации машин по признакам:

1. ПО СПОСОБУ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА:

-машины изрезывающие;

-истирающие;

-раздавливающие;

-ударного типа действия;

-ударно-центробежного типа.

2.ПО СТЕПЕНИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА: - дробилки крупного дробления; - дробилки среднего дробления:

- дробилки мелкого дробления - мельницы тонкого помола;

- мельницы сверхтонкого измельчения.

3.ПО ХАРАКТЕРУ РАБОЧЕГО ИСНТРУМЕНТА: - машины дисковые, шаровые, роторные и др.

Необходимо учитывать, что представленные классификации основаны на опреде-

лении основной характеристики: разрушающего эффекта в той или иной мельнице и раз-

9

мера частиц преобладающей фракции. В то же время, наравне с основным типом разрушения в каждой мельнице имеют место другие виды разрушающих эффектов, например, в шаровой мельнице измельчение осуществляется за счет удара, истирания, раскола, центробежных сил и др. Кроме того, в каждой мельнице в процессе измельчения образуется полидисперсный измельченный продукт в котором можно обнаружить частицы, относящиеся к размерам крупного, среднего и тонкого помола.

Критерии выбора измельчающего оборудования.

При выборе измельчающего оборудования учитывают в первую физико-химические свойства измельчаемого материала (хрупкость, твердость, волокнистость для сырья с клеточной структурой, влажность, требующиеся размеры частиц). В зависимости от характеристик материала рекомендуется использовать тот или иной способ разрушения, а, следовательно, и соответствующее оборудование. Связь структурно-механических свойств материалов и рекомендуемых методов измельчения представлены в таблице 2.

Таблица 2. Рекомендуемый метод измельчения в зависимости от физико-

химических свойств материалов

При выборе типа машины следует учитывать преимущественный способ измельчения, реализуемый в ней, а также обеспечиваемую дисперсность измельченного материала, поскольку основной целью процесса является получение продукта с необходимым диапазоном размера частиц. Классы измельчения материала и основные способы измельчения в различных типах машин характеризуют данные таблиц 3 и 4. Более подробно технические характеристики некоторых типов оборудования представлены в таблицах раздела настоящего пособия «Схемы и характеристики оборудования».

Таблица 3. Классификация измельчающих машин в зависимости от способа

измельчения.

10