3 курс / Фармакология / Технология_производства_экстракционных_фитопрепаратов_Карабинцева

Тема 2

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКИХ ЭКСТРАКТОВ

Актуальность. Современный этап применения экстрактов основывается на рациональном использовании не только накопленного опыта по использованию данной лекарственной формы, но и на достижениях научной медицины в области изучения состава и особенностей биологической активности лекарственных растений и выделенных из них активных соединений.

Цель занятия:

—приобрести навыки по получению жидких экстрактов из различных видов лекарственного сырья, овладеть методами перколяции и реперколяции; приобрести навыки по составлению аппаратурной схемы производства жидких экстрактов методами перколяции и реперколяции; научиться определять выход препарата и проводить оценку выполненной работы с использованием справочной литературы.

Студент должен

иметь представление:

—значение фармацевтической технологии в современной фармацевтической практике;

—основных направлениях, подходах и методологических принципах современного изготовления и производства лекарственных препаратов.

знать:

—характеристику лекарственного растительного сырья, используемого для производства жидких экстрактов;

—теоретические основы экстрагирования;

—расчет необходимого количества этанола;

—способы производства жидких экстрактов;

—номенклатуру жидких экстрактов;

—стандартизацию жидких экстрактов и общие методы испы-

тания;

31

—технику безопасности при работе в фитохимической лабо-

ратории.

уметь:

—провести расчет необходимого количества сырья и экстрагента для выполнения поставленной задачи;

—приготовить экстрагент;

—измельчить сырье и осуществить загрузку перколятора;

—провести процесс экстракции в соответствии со схемой получения жидких экстрактов методом перколяции;

—провести выпарку вторичной (разбавленной) вытяжки;

—провести процесс отстаивания и фильтрации объединенной вытяжки;

—оформить полученную продукцию.

владеть навыками:

—приготовления лекарственных препаратов на фармацевтических производствах;

—постадийного контроля качества и стандартизации лекарственных препаратов и лекарственных средств;

—выбора оптимальных условий хранения лечебнодиагностических препаратов и оценивать их качество в процессе длительного хранения.

Вопросы для самоподготовки:

1.Классификация экстрактов.

2.Жидкие экстракты. Методы получения.

2.1.Метод перколяции.

2.2.МетодреперколяциипоЧулкову(противоточныйметод).

2.3.Метод быстротекущей репеколяции.

2.4.Метод растворения.

3.Метод непрерывной экстракции

3.1.Шнековый аппарат Бухарова.

3.2.Шнековый аппарат вертикальный.

3.3.У-образный аппарат.

3.4.Пружинно-лопастной экстрактор.

4.Ультразвуковая экстракция.

5.Стандартизация жидких экстрактов.

5.1.Определение количества действующих веществ.

32

5.2. Определение сухого остатка. 5.3.Определение количества этанола.

5.4.Определение тяжелых металлов.

5.5.Определение микробиологической чистоты.

Информационный материал для подготовки

Экстракты (от лат. extractum — вытяжка, извлечение) представляют собой концентрированные вытяжки из лекарственного растительного сырья.

Они могут быть классифицированы в зависимости от консистенции на экстракты жидкие (Extracta fluida), экстракты густые

(Extracta spissa) и экстракты сухие (Extracta sicca) или, от используемого экстрагента, водные (Extracta aquosa), спиртовые (Extracta spirituosa), эфирные (Extracta aetherea), масляные (Extracta oleosa) и по-

лученные с помощью сжиженных газов.

Кроме того, выделяют стандартизированные экстракты (Extracta standartisata) или экстракты-концентраты.

Жидкие экстракты бывают только спиртовыми, остальные могут быть спиртовыми, водными, эфирными и др.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТОВ

Реперколяция

Реперколяция, или повторная (многократная) перколяция, впервые предложена в 1966 г. в США. Сущность метода заключается в том, что сырье делят на части и каждую последующую экстрагируют (перколируют) вытяжкой, полученной из предыдущей. При этом методе применяется батарея из 3–5 и более перколяторов. Извлечение из одного перколятора передается для экстрагирования сырья в следующий. При этом максимально используется растворяющая способность экстрагента, так как слабые вытяжки имеют ее запас и могут извлекать действующие вещества из необработанного материала. Метод позволяет получить концентрированные вытяжки без последующего упаривания.

Известно много вариантов метода реперколяции с делением сырья на равные и неравные части.

33

Реперколяция с делением сырья на равные части с неза-

конченным циклом. Сырье, разделенное на равные части, загружают в перколяторы, число которых подбирается таким образом, чтобы при получении вытяжки из последнего перколятора, сырье в первом было полностью истощено. Первую порцию сырья, предназначенную для загрузки в перколятор, замачивают определенным объемом экстрагента, равным его массе или половине массы. После набухания в течение 4–6 ч материал укладывают в перкорлятор и настаивают в течение 24 ч с двойным по отношению к массе сырья объемом экстрагента и перколируют до истощения материала. Общее количество экстрагента, необходимое для обработки сырья, равно 7–9-кратным объемам по отношению к общей массе обрабатываемого материала.

Из первого перколятора получают 80 % готового продукта по отношению к массе сырья в нем и отпуски (менее концентрированные извлечения), которые собирают частями. Первый отпуск — в объеме, равном массе второй порции сырья и предназначенном для его намачивания, второй — в объеме, соответствующем удвоенной массе этой порции (для настаивания), третий — для экстрагирования сырья во втором перколяторе. Из второго перколятора получают 100 % готового продукта по отношению к массе сырья и собирают отпуски для следующего перколятора.

Из последнего перколятора получают 100 % готового продукта и отпуск, который используют в качестве экстрагента для получения экстрактов из аналогичного сырья. Готовые продукты, полученные для всех перколяторов, объединяют.

Реперколяция с делением сырья на равные части с закончен-

ным циклом. Этот вариант предусматривает упаривание отпуска из последнего перколятора до 20 % объема по отношению к массе загруженного в перколятор сырья. Упаривание проводят под вакуумом и полученный остаток присоединяют к общему объему готового продукта.

Реперколяция по Босину. По методу, предложенному инженером Ленинградского химико-фармацевтического завода А. И. Босиным, сырье делят на равные части и загружают в 3 или 5 перколяторов.Сырьевпервомперколятореэкстрагируютчистымэкстрагентом, в последующих — отпусками, полученными после извлечения сырья из предыдущих перколяторов. Готовый продукт получают только из

34

последнего перколятора в объеме, равном всей массе экстрагируемого материала.

Реперколяция с делением сырья на неравные части. Фар-

макопея США предлагает деление сырья на 3 части в соотношении 5 : 3.2, Германская — на 3 части в соотношении 5 : 3,25 : 1,75. Исходное сырье принимают за 100 %. Работу начинают с наибольшей порцией сырья и обрабатывают ее чистым экстрагентом. Перколят собирают в два приема: готовый продукт и отпуск, который иногда делят на фракции.

МетодреперколяциипоЧулкову.Метод предложен Н.А. Чул-

ковым в 1943 г. и нашел применение на крупных промышленных предприятиях. Экстрагирование проводится в батарее из 4–5 и более перколяторов. Различают два периода: пусковой и рабочий. В пусковойпериодежедневнозагружаютпоодномуперколятору(первыйназывают головным, последний — хвостовым). Сырье делят на равные части. Первую порцию намачивают равным объемом экстрагента, набухшее сырье загружают в головной перколятор, заливают двойным объемом экстрагента и оставляют на сутки. На следующий день собирают два отпуска: один для намачивания второй порции сырья в объеме, равном его массе, другой — в двойном количестве (для настаивания сырья во втором перколяторе). В это время в первый перколятор подают чистый экстрагент в количестве, равном объемам взятых отпусков. На 3-й день из второго перколятора собирают два отпуска для работы с третьей порцией сырья, предназначенной для загрузки в третий перколятор.

Во второй перколятор подают отпуски из первого перколятора, а в него снова подают чистый экстрагент и т. д. Через сутки после загрузки последнего перколятора начинается рабочий период с получением первой порции готового продукта в объеме, равном массе загруженного сырья. Одновременно из первого перколятора собирают весь отпуск и подают его во второй перколятор, в который затем начинает поступать чистый экстрагент. Первый перколятор загружают новой порцией сырья, которую обрабатывают отпусками из последнего перколятора. Сбор готового продукта идет месяцами, пока не используется все сырье.

Потерь на диффузии практически нет, так как в каждом перколяторе сырье неоднократно обрабатывается чистым экстрагентом и истощается максимально.

35

ПРОТИВОТОЧНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ

Метод заключается в многоступенчатом продвижении экстрагента с более истощенного на менее истощенное сырье до насыщения экстрактивными веществами. В промышленности противоточное экстрагирование проводится различными способами: в батарее экстракторов, когда сырье находится в неподвижном состоянии, а движется только экстрагент; в экстракторах непрерывного действия, диффузорах, где сырье и экстрагент движутся навстречу друг другу.

Количество экстракторов в батарее и скорость движения экстрагента должны обеспечить возможность полного насыщения экстракта к моменту получения готовой вытяжки из последнего экстрактора.

Принцип противоточного экстрагирования в батарее экстракторов можно проследить на рис. 2. Чистый экстрагент непрерывно подается на сырье в первый экстрактор. В момент получения готового продукта из последнего экстрактора (V) первый отключают и загружают запасной (VI).

Рис. 2. Батарея перколятора (схема)

Чистый экстрагент подается на сырье во втором экстракторе, которыйстановитсяпервым,аготовыйпродуктполучаютиззапасного экстрактора, который становится последним. Таким образом готовый продукт получают с менее истощенного сырья. Во всей батарее поддерживается значительная разность концентраций. Метод позволяет истощить сырье в каждом экстракторе максимально.

36

камерой с вращающимся устройством. В трубах аппарата движется трос с насаженными на нем на расстоянии 120 мм перфорированнымидискамидиаметром100мм.Экстракторзаполняетсяэкстрагентом через патрубок с правой стороны. Слева из питателя на диски движущегося троса равномерно подается сырье. Скорость движения троса рассчитывается таким образом, чтобы за один оборот его в аппарате достичь максимального истощения материала. Готовая вытяжка вытекает из патрубка, расположенного под питателем слева, а шрот смывается с дисков при выходе из трубы в камере верхней части аппарата и собирается в сборник для отработанного сырья.

37

Рис. 4. Экстрактор пружинно-лопастной (схема):

1 — корпус; 2 — секции; 3 — барабан; 4 — пружинные лопасти; 5 — камера для обогрева; 6 — камера для сбора извлечения; 7

— бункер для ввода сырья; 8 — дозатор

38

противотока, в корпусе которого имеются два вертикальных и один горизонтальный шнеки для перевода сырья с одного вертикального шнека на другой.

ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ

Сущность метода заключается в многократном экстрагировании растительного сырья одной и той же порцией летучего экстрагента (эфир, хлороформ, метилен хлористый и т. д.). Экстрагирование осуществляется в замкнутом цикле в аппарате типа «Сокслет» (рис. 6). Лучшие условия экстрагирования сырья создаются в нижней части эстрактора (4), так как оно находится там в контакте с экстрагентом более длительное время, чем в верхней. В связи с этим конструируются экстракторы, снабженные специальными приспособлениями для перемещения сырья внутри аппарата.

Основными узлами установки для проведения циркуляционного экстрагирования являются: испаритель (1), снабженный паровой рубашкой; экстрактор (4); конденсатор (2) и сборник (3). Все узлы коммунифицированны между собой.

Во избежание засорения трубопровода растительный материал в полотняном мешке, заливают экстрагентом и оставляют для настаивания на несколько часов. После этого вытяжку переводят в испаритель (1) и доводят до кипения. Образующиеся пары поступают в конденсатор и в виде дистиллята возвращаются на сырьё в экстрактор. Циркуляция экстрагента повторяется 10-15 раз до истощения растительного материала. Полученную вытяжку концентрируют отгонкой экстрагента в приемник.

В испарителе остается концентри-

рованный раствор экстрактивных Рис. 6. Аппарат Сокслета веществ. (схема)

39

Интенсификация процесса экстрагирования

Турбоэкстракция (вихревая). Метод вихревой экстракции,

предложенный чешскими учеными в 1953 г., получил дальнейшую разработку в нашей стране. Он основан на интенсивном перемешивании и одновременном измельчении сырья в среде экстрагента с помощью быстроходных мешалок, снабженных острыми лопастями. Скорость вращения мешалок от 4000 до 15 000 об/мин.

В процессе экстрагирования в таких условиях изменяется способ обтекания частиц сырья экстрагентом, толщина ламинарного слоя становится минимальной (слой почти исчезает), конвективная диффузия протекает мгновенно. Высокая скорость перемешивания создает условия неравномерного давления на поток обрабатываемой смеси. Всистемевозникаетэффекткавитацииипульсации,чтоположительно сказывается на скорости внутренней диффузии. Время экстрагирования материала сокращается до нескольких минут, вместо 7 сут при ис- пользованииклассическогометода—мацерации.

Недостатком турбулизации является повышение температуры при работе мешалок, что может влиять на сохранность действующих веществиприводитькпотереэкстрагента.Крометого,дополнительное измельчение растительного материала не всегда желательно, так как может произойти загрязнение вытяжки мелкими частичками растительного материала

и осложниться ее очистка.

Экстрагирование сырья на роторно-пульсационном аппарате (рис. 7). ЭкстрагированиеспомощьюРПАосновано на циркуляции обрабатываемой среды при различной кратности твердой и жидкой фаз.

40