Контрольные вопросы

1. Органотерапевтические препараты. Характеристика. Классификация по основным БАВ, технологическому принципу, виду сырья.

2. Особенности подготовки сырья для органопрепаратов. Способы консервирования.

3. Технологическая схема производства препаратов высушенных и измельченных желез.

4. Стандартизация органопрепаратов высушенных и измельченных желез.

5. Примеры выпускаемых препаратов высушенных измельченных желез: адиурекрин, тиреоидин.

6. Технологическая схема производства экстракционных органопрепаратов для внутреннего применения.

7. Особенности стадий сушки и осаждения в производстве сухих экстракционных препаратов.

8. Стандартизация экстракционных органопрепаратов.

9. Номенклатура экстракционных органопрепаратов для внутреннего применения (пепсин, панкреатин).

10. Технологическая схема производства максимально очищенных органопрепаратов для парентерального применения.

11. Способы очистки от белков, жиров, низкомолекулярных веществ.

12. Способы выделения индивидуальных веществ в производстве органопрепаратов.

13. Стадии растворения, стерилизации, получения лекарственных максимально очищенных органопрепаратов для парентерального введения.

14. Классическая технология инсулина.

15. Классификации инсулина. Инсулины короткого и пролонгированного действия. Высокоочищенные препараты инсулина марки «М» и «МС».

16. Автоматические дозаторы инсулина.

Глава VII. Способы получения извлечений из лекарственного растительного и животного сырья

Мацерация. На протяжении многих десятилетий мацерация, или настаивание (от лат. maceratio – вымачивание), было основным способом получения извлечений.

Сущность метода заключается в следующем: измельченное сырье с требуемым количеством экстрагента (до «зеркала»), помещают в закрывающийся сосуд и настаивают при температуре 15-20 ⁰С в течение 7 суток (если нет других указаний), периодически взбалтывая или перемешивая. После настаивания извлечение сливают, остаток отжимают, промывают небольшим количеством экстрагента, снова отжимают. Отжатое извлечение добавляют к слитому извлечению, после чего объединенное извлечение доводят экстрагентом до требуемого объема.

Аппаратурное оснащение процесса: любые сосуды, начиная от широкогорлых бутылей до специальных мацерационных баков – настойников, изготовленных из алюминия, нержавеющей стали и вылуженного железа.

Достоинства метода: простота и дешевизна.

Недостатки метода: длительность и недостаточная истощенность сырья. Причиной вышеизложенного является то, что растительный материал большую часть времени находится в неподвижном состоянии, коэффициент конвективной диффузии невелик. Процесс протекает медленно, так как выравнивание концентрации веществ внутри растительной клетки и во внешнем слое экстрагента идет в основном за счет молекулярной диффузии. Имеются также большие потери на диффузии и потери экстрагента за счет улетучивания при длительном настаивании.

Применение метода: экстрагирование свежего растительного сырья и материала, не имеющего клеточной структуры, при получении настоек и новогаленовых препаратов.

Прямоточное многоступенчатое экстрагирование (дробная мацерация, бисмацерация, ремацерация). Данный метод отличается от мацерации тем, что экстрагент расходуют в 2 (3 или 4) приема. Поэтому такую мацерацию называют дробной мацерацией, ремацерацией или бисмацерацией.

Сущность метода заключается в следующем: измельченное растительное сырье помещают в мацерационный бак, где его заливают 4-6-кратным количеством экстрагента (до «зеркала») и оставляют на 6-12 часов при периодическом перемешивании. После этого извлечение сливают, остаток слегка отжимают, полученную при этом жидкость прибавляют к первоначально слитой порции извлечения. Остаток после отжимания вновь заливают 3-4-кратным количеством экстрагента и оставляют на 4-6 часов, после чего извлечение сливают, остаток окончательно отжимают и присоединяют к объединенным извлечениям.

Аппаратурное оснащение процесса: мацерационный бак без паровой рубашки или с паровой рубашкой.

Достоинства метода: меньшая затрата времени по сравнению с мацерацией, большая истощенность сырья, простота и дешевизна.

Недостатки метода: большие затраты экстрагента, который затем при получении экстрактов и новогаленовых препаратов необходимо удалять.

Применение метода: для производства настоек, жидких экстрактов и водных извлечений; при производстве сухих экстрактов; для получения извлечений из свежего растительного сырья, а также в производстве новогаленовых препаратов.

Модификацией метода дробной мацерации является ее сочетание с циркуляцией экстрагента через слой сырья: при этом экстрагент также делят на неравные части и после настаивания сырья, как с первой, так и со второй порцией экстрагента, извлечения возвращают на экстрагируемый материал, т. е. проводят циркуляцию. С третьей порцией экстрагента сырье, как правило, только настаивают, без применения циркуляции.

Перспективным является метод дробной мацерации, сопровождающийся прессованием: при этом методе сырье сначала замачивают на определенное время с небольшой порцией экстрагента. После набухания сырье отжимают на гидравлическом прессе или вальцовой мельнице. Процесс повторяют несколько раз до достижения равновесной концентрации. Метод позволяет сократить потери действующих веществ, так как в шроте остается небольшой объем извлечения. Преимуществом метода является то, что готовый продукт содержит высокое количество экстрагируемых веществ, т. е. получается концентрированное извлечение.

Перколяция. Перколяция (от лат. percolatio – процеживание) – динамический метод получения извлечения.

Сущность метода заключается в следующем: экстрагирование проводится в три этапа, а именно – замачивании сырья, настаивании и собственно перколировании. Замачивание сырья рекомендуется проводить вне перколятора (в мацерационном баке или другой емкости) половинным или равным количеством экстрагента по отношению к массе сырья в течение 4-5 часов без перемешивания. Загружать перколятор сухим материалом не рекомендуется, так как при последующем добавлении экстрагента внутри материала могут оставаться комки или даже целые участки сухого материала, до которого экстрагент, по тем или иным причинам, не сможет дойти во время перколирования. Кроме того, возможны и другие нежелательные явления. Мелко измельченное растительное сырье при смачивании сильно набухает и, если крышка плотно закрыта, может настолько спрессоваться, что экстрагент не пройдет через него, т. е. нарушаются дренажирующие свойства слоя. На следующем этапе, т. е. при настаивании подготовленное набухшее сырье укладывают в перколятор равномерно и достаточно плотно, т. к. при слабом утрамбовывании массы будут пустоты, через которые экстрагент быстро проходит и при этом практически не извлекает БАВ. При слишком плотной укладке масса становится труднопроходимой для экстрагента. Условия укладки зависят от характера материала. В некоторых случаях материал, склонный к слипанию приходится укладывать слоями с ситовыми прокладками. После того как перколятор загружен с достаточной плотностью, поверхность материала покрывают куском полотна и дырчатым металлическим диском – грузом. Сырье заливают экстрагентом, который подают в перколятор непрерывным потоком сверху или снизу (при открытом кране для вытеснения воздуха). Как только экстрагент начинает вытекать в приемник, кран перколятора закрывают, а вытекший экстрагент возвращают на сырье. После этого в перколятор добавляют чистый экстрагент до «зеркала», толщина которого должна составлять 30-40 мм (тем самым предотвращают попадание воздуха в сырье) и выдерживают 24-48 часов («мацерационная пауза»). Третий этап процесса перколяции – собственно перколяция. У перколятора открывают кран, а на сырье непрерывно, с постоянной скоростью подают экстрагент. Скорость поступления экстрагента на сырье должна быть равна скорости перколирования (1/24-1/48 рабочего объема перколятор, в соответствии с временем настаивания). Процесс перколяции считается проведенным правильно, если одновременно с израсходованием положенного количества экстрагента будет достигнуто полное извлечение действующих веществ, что устанавливается по бесцветности стекающего перколята или с помощью соответствующих качественных реакций.

Перколирование заканчивается получением извлечения за один прием – при получении настоек, густых и сухих экстрактов или в два приема – при производстве жидких экстрактов.

Специфическая особенность в методе перколяции при производстве жидких экстрактов обусловлена тем, что они в большинстве случаев готовятся в соотношении 1:1, в связи с чем, количества экстрагента недостаточно для обеспечения достаточной полноты истощения сырья. Перколирование сырья при получении жидких экстрактов проводится в два приема, сначала собирают 85 объемных частей готового продукта из каждых 100 весовых частей материала. Затем под перколятор подставляют другой приемник и продолжают извлечение до полного истощения материала. Это второе извлечение выпаривают под вакуумом при температуре 50-60 °С до густоватой массы, которую прибавляют к первому извлечению и, при необходимости, доводят чистым экстрагентом до получения 100 объемных частей жидкого экстракта. Весьма существенно, чтобы истощение сырья было произведено минимальным количеством экстрагента, с целью ускорить сгущение и уменьшить время термического воздействия на действующие вещества.

Большинство простых настоек готовят методом перколяции, но не по классическому варианту, описанному выше, а с применением циркуляции. В этом случае первое извлечение как достаточно концентрированное собирают отдельно, целиком спуская его из перколятора. Затем перколятор заполняют свежим экстрагентом, который после настаивания в течении 3-6 часов и более несколько раз пропускают через перколятор, в минимальной степени насыщая его действующими веществами. Далее это (второе) извлечение спускают и присоединяют к первому, а с сырьем проводят еще 1-2 раза подобное циркулирование, пока не соберут должного количества настойки.

Аппаратурное оснащение процесса: мацерационный бак, перколятор и приемник.

Перколяторы (экстракторы, диффузоры) представляют собой цилиндрические или конические сосуды из нержавеющей стали, алюминия, луженой меди, железа или других материалов, а в лабораторных условиях – из стекла. Перколяторы сверху закрываются крышкой с патрубком для ввода экстрагента. Внизу у перколяторов находится спускной кран. Над краном на некотором расстоянии помещается ситовидное дно, застилаемое слоем фильтровального материала.

На рис.24 показана схема цилиндрического опрокидывающегося перколятора большой емкости, разгрузка которого облегчена тем, что его можно опрокидывать. В других конструкциях цилиндрических перколяторов разгрузка осуществляется через люк, расположенный чуть выше днища перколятора.

Рис. 24. Цилиндрический опрокидывающийся перколятор (И.А. Муравьев, 1980)

На рис.25. показана схема саморазгружающегося перколятора конструкции ЦАНИИ. Данный перколятор позволяет производить не только процесс экстракции, но также отгонку спирта из отработанного сырья и механическую разгрузку шрота. Герметизация перколятора дает возможность использовать не только спирт, но и другие более летучие растворители. В перколяторе (рис. 25, а) есть внутренний цилиндр 5 из нержавеющей стали. В верхней части корпуса имеются патрубки для подачи спиртовой смеси 12 из мерника и вывода отработанного пара 8 из паровой рубашки 6, при помощи которой можно создавать определенную температуру экстракции. В нижней части корпуса размещены патрубки для ввода пара 13 в паровую рубашку и выпуска конденсата 3. Верхняя 11 и нижняя 2 крышки взаимно замещаемы и имеют слегка выпуклую форму. В центре крышек перколятора расположены штуцеры. В зависимости от места положения крышки штуцеры служат либо для выхода паров спирта 10, либо для слива готовой продукции 15, а в случае отгонки спирта из отработанного сырья – для подачи острого пара 14. В нижнюю крышку вставляется ложное дно 1, представляющее собой перфорированный диск из нержавеющей стали, на который натягивается фильтровальный материал. Крышки имеют рычажно-винтовой механизм (рис.25,б) с противовесом и резиновые прокладки, что позволяет закрывать перколятор герметично. Под верхней крышкой имеется перфорированный диск 9 из нержавеющей стали. Для того, чтобы набухшее сырье не могло попасть в отверстия верхних патрубков перколятора, на диске предусмотрены четыре фиксатора 11. Для плотной укладки сырья и последующего механизированного удаления шрота из перколятора по обеим сторонам его корпуса установлены дебалансные электрические вибраторы 4. Корпус перколятора закрепляется на металлической подставке с резиновыми амортизаторами 7.

Рис. 25. (а, б). Перколятор конструкции ЦАНИИ

(И.А. Муравьев, 1980)

На рис. 26. показана схема цилиндроконического перколятора с углом конуса 45⁰. Коническая часть экстрактора составляет около 60 % от общей его высоты. Данный перколятор обеспечивает равномерное истощение сырья по всему его объему. Сырье в нижних слоях экстрактора, ближе к вершине конуса, истощается почти также, как и в верхних слоях (в отличие от цилиндрического перколятора). Последнее объясняется тем, что скорость движения жидкости относительно частиц сырья в нижней части цилиндроконического экстрактора значительно выше, чем в верхней, так как объем жидкости, проходящей через экстрактор в участке с меньшим диаметром, тот же, что и проходящей через слои, лежащие в верхней части перколятора с большим диаметром.

Рис. 26. Цилиндроконический перколятор (И.А. Муравьев, 1980)

Достоинства метода: больший выход БАВ, простота оборудования, меньшие временные затраты.

Недостатки метода: энергозатраты при подаче экстрагента в перколятор.

Применение метода: получение извлечения при производстве настоек, элексиров и жидких экстрактов.

Противоточное экстрагирование. Данный способ получения извлечений из лекарственного растительного сырья заключается в многоступенчатом продвижении экстрагента с более истощенного на менее истощенное сырье до насыщения экстрактивными веществами. Существует несколько разновидностей противоточного экстрагирования:

- в батарее экстракторов, когда сырье находится в неподвижном состоянии, а движется только экстрагент;

- в экстракторах непрерывного действия, где сырье и экстрагент движутся навстречу друг другу.

Противоточное многоступенчатое экстрагирование

в батарее экстракторов (реперколяция)

Основным преимуществом метода реперколяции, не зависимо от его разновидности, является получение концентрированного извлечения без использования стадии выпаривания. Необходимая концентрация БАВ в извлечении достигается применением батареи из 3-5 перколяторов, причем свежий экстрагент заливается только в первый перколятор, а извлечение БАВ во всех последующих перколяторах производится с помощью извлечений, полученных в предыдущих перколяторах. Готовым продуктом считается смесь сливов, полученных из последнего перколятора или один непрерывный слив из последнего перколятора.

Способ повторной (многократной) перколяции, т. е. достаточно медленного движения экстрагента через батарею экстракторов, получил название реперколяции. Если же настаивание сырья с экстрагентом в каждом из перколяторов (т. е. на каждой ступени экстрагирования) длится достаточно долго, чаще всего до наступления равновесия в системе сырье : экстрагент, то данный способ правильнее называть противоточное многоступенчатое экстрагирование.

В большинстве случаев количество заливов свежего экстрагента в первый перколятор и, следовательно, количество сливов извлечения из последнего перколятора, равно количеству перколяторов в батарее. Существует несколько разновидностей метода реперколяции, которые будут рассмотрены ниже.

Реперколяция по Босину. (рис. 27). Сущность метода заключается в следующем: растительный материал в сухом виде загружают поровну в три экстрактора. Экстрагент подают в первый экстрактор «до зеркала» и настаивают в течение 2 часов. Полученное извлечение переносят на сырье во второй экстрактор, одновременно в первый снова заливают чистый экстрагент «до зеркала». Сырье в обоих экстракторах настаивают 2 часа, после чего извлечение из второго экстрактора переносят на сырье в третий, а из первого – на сырье во втором экстракторе. В первый экстрактор заливают весь оставшийся экстрагент. Загруженные экстракторы оставляют для настаивания сырья на 24 часа. Затем из третьего экстрактора получают первый слив готового продукта. Извлечение из второго экстрактора переносят на сырье в третий, сливом из первого – заливают сырье во втором экстракторе. Оба экстрактора оставляют на 2 часа для настаивания сырья. В это время первый экстрактор отключают, сырье выгружают и отжимают. Через 2 часа из третьего экстрактора получают второй слив готового продукта. Извлечением из второго экстрактора заливают сырье в третьем, второй экстрактор разгружают, сырье отжимают. После 2-часового настаивания из третьего экстрактора получают третью порцию готового продукта, сырье выгружают и отжимают. Все сливы и отжимы объединяют.

Рис. 27. Реперколяция по Босину (или по Беловой)

Аппаратурное оснащение процесса: батарея экстракторов, отстойники.

Достоинства метода: высокий выход БАВ, простота оборудования.

Недостатки метода: энергозатраты при подаче экстрагента и перекачивании извлечения в перколяторы, отно­сительно большое количество экстрагента, находящегося в работе, невозможность полной автоматизации, относительная длительность процесса, громоздкость аппаратуры и т. д.

Применение метода: для получения извлечений при производстве экстрактов-концентратов. В частности, таким способом экстракты-концентраты горицвета и валерианы жидкие.

Реперколяция по Беловой. Данный метод используется при экстрагировании растительного сырья, имеющего малу насыпную массу (травы, листья, цветки). Сущность метода заключается в следующем: растительный материал в сухом виде загружают поровну в три экстрактора. В отличие от реперколяции по Босину для обеспечения «зеркала» над поверхностью сырья экстрагент применяется не в три, а два приема. Последнее обусловлено тем, что для образования «зеркала» экстрагента над поверхностью сырья с малой насыпной массой требуется большой объем. Следовательно, готовым продуктом будут являться два слива извлечений и отжим из третьего экстрактора.

Аппаратурное оснащение процесса: батарея экстракторов, отстойники.

Достоинства метода: высокий выход БАВ, простота оборудования.

Недостатки метода: энергозатраты при подаче экстрагента и перекачивании извлечения в перколяторы, отно­сительно большое количество экстрагента, находящегося в работе, невозможность полной автоматизации, относительная длительность процесса, громоздкость аппаратуры и т. д.

Применение метода: для получения извлечения из легких видов сырья, т. е. сырья с малой насыпной массой (листьев, травы, цветков и т. д.).

Реперколяция по Н.А. Чулкову. Сущность метода заключается в следующем:экстракция проводится в батарее перколяторов, работающей по принципу противотока. Особенностью является опре­деленное ограничение количества сливаемой готовой продукции, а отсюда как следствие – соответственно и количества заливаемого экстрагента (рис. 28).

День 1-й. Определенное количество измельченного растительного сырья замачива­ют однократным количеством (по отношению к массе загруженного сырья) экстрагента в отдельном сосуде и оставляют для набухания. Набухшее сырье укладывают в перколятор I, заливают двукратным количеством экстрагента (в данном и во всех после­дующих случаях при открытом спускном кране до появления первых капель, после чего кран закрывают) до образования зеркала 30-40 мм жидкости над поверхностью растительного сырья и оставляют до следующего дня. Для замачивания сырья и зали­ва его экстрагентом принято условно троекратное количество жидкости по отношению к массе загруженного растительного сырья. В случае работы с сырьем, требующим большего количества экстрагента (4-5-кратного), соответственно увеличивают количество перколяторов.

День 2-й. Из перколятора I сливают однократное количество извлечения. Этим сливом замачивают вторую порцию сырья (в количестве, по массе равном первой загрузке) для перколятора II и оставляют для набухания. В это время в перколятор I при открытом кране заливают троекратное количество свежего экстрагента и дают стечь в отстойник № 1 только двукратному количеству извлечения, после чего перко­лятор оставляют до следующего дня. Набухшее сырье перегружают в перколятор II, заливают двукратным количеством извлечения из отстойника № 1 и оставляют до сле­дующего дня.

День 3-й. Из перколяторов I и II сливают по однократному количеству извлече­ний в отстойники № 1 и 2. Извлечением, слитым из отстойника № 2, замачивают новую порцию сырья для перколятора III и оставляют для набухания. Через перко­лятор I пропускают троекратное количество свежего экстрагента, давая стечь в от­стойник № 1 только двукратному количеству извлечения, после чего перколятор остав­ляют до следующего дня. Через перколятор II пропускают троекратное количество извлечения из отстойника № 1, давая стечь в отстойник № 2 только двукратному ко­личеству, после чего перколятор оставляют до следующего дня. В перколятор III загружают набухшее сырье, заливают его двукратным количеством извлечения из отстойника № 2 и оставляют до следующего дня.

Рис. 28. Реперколяция по Чулкову (И.А. Муравьев, 1980)

День 4-й. Открывают краны перколяторов I, II, III и сливают в отстойники № 1, 2, 3 по однократному количеству извлечений. Извлечением из отстойника № 3 замачивают новую порцию сырья для перколятора IV и оставляют для набухания. Через перколятор I пропускают троекратное количество свежего экстрагента, давая стечь в отстойник № 1 только двукратному количеству извлечения, после чего пер­колятор I оставляют до следующего дня. Через перколятор II пропускают троекратное количество извлечения, давая стечь в отстойник № 2 только двукратному количеству извлечения, после чего перколятор оставляют до следующего дня. Через перколятор III пропускают троекратное количество, давая стечь в отстойник № 3 только двукратному количеству извлечения, после чего перколятор оставляют до следующего дня. Набухшее сырье загружают в перколятор IV, заливают его двукратным количеством извле­чения из отстойника № 3 и перколятор оставляют до следующего дня.

День 5-й. Открывают краны перколяторов I, II, III, IV и дают стечь в отстой­ники № 1, 2, 3, 4 по однократному количеству извлечений.

Слив из перколятора IV является готовой продукцией, которую переливают в от­дельный сосуд. Слив из отстойника № 3 заливают в перколятор IV, из отстойни­ка № 2 – в перколятор III, из отстойника № 1 – в перколятор II и оставляют в этих перколяторах при закрытых кранах. Сырье в перколяторе I является истощенным, по­этому кран его открывают и дают стечь в отстойник № 1 всей свободно вытекающей жидкости. Отработанное сырье выгружают и передают на пресс для отжима находя­щегося в нем экстрагента либо в отгонный аппарат (для отгонки спирта), или спирт вымывают определенным количеством воды.

Отвешивают новую порцию свежего растительного сырья для загрузки перколя­тора I, которую замачивают извлечением из отстойника № 4 и оставляют для на­бухания.

Слив извлечений, находящийся в отстойнике № 1, измеряют, доводят свежим экстрагентом до троекратного количества и переводят в перколятор II, давая стечь в отстойник № 2 троекратному количеству извлечения, после чего перколятор II оставляют до следующего дня. Извлечение из отстойника № 2 переводят в перколя­тор III, давая стечь в отстойник № 3 троекратному количеству извлечения, и перколя­тор оставляют до следующего дня. Извлечение из отстойника № 3 переводят в перко­лятор IV, давая стечь в отстойник № 4 двукратному количеству извлечения, и перко­лятор оставляют до следующего дня. Набухшее растительное сырье загружают в пер­колятор I, заливают двукратным количеством извлечения из отстойника № 4 и перко­лятор оставляют до следующего дня.

День 6-й. Открывают краны перколяторов II, III, IV, I и дают стечь в отстойники № 2, 3, 4, 1 по однократному количеству извлечений.

Слив из перколятора I является готовой продукцией, которую переливают в сосуд с готовым жидким экстрактом.

Слив из отстойника № 4 заливают в перколя­тор I, из отстойника № 3 – в перколятор IV, из отстойника № 2 – в перколятор III и оставляют в них при закрытых кранах перколяторов. Сырье в перколяторе II является отработанным, поэтому кран этого перколятора открывают и дают стечь в отстойник № 2 всей свободно вытекающей жидкости. С истощенным сырьем посту­пают так же, как было указано для 5-го дня.

Отвешивают новую порцию сырья для загрузки перколятора II, которую замачи­вают извлечением из отстойника № 1 и оставляют для набухания.

Слив извлечений, находящихся в отстойнике № 2, измеряют, доводят свежим экстрагентом до троекратного количества и переводят в перколятор III. При этом в отстойник № 3 дают стечь троекратному количеству извлечения, после чего перколятор III оставляют до следующего дня. Извлечения из отстойника № 3 заливают в перколятор IV, давая стечь в отстойник № 4 троекратному количеству извлечения, после чего перколятор IV оставляют до следующего дня. Извлечения из отстойника № 4 заливают в перколятор I, давая стечь в отстойник № 1 двукратному количеству извлечений, и перколятор оставляют до следующего дня. Набухшее растительное сырье загружают в перколятор II, заливают двукратным количеством извлечения из отстой­ника № 1 и перколятор оставляют до следующего дня.

День 7-й. Открывают краны перколяторов III, IV, I, II и дают стечь в отстойни­ки № 3, 4, 1, 2 по однократному количеству извлечений.

Слив из перколятора II является готовой продукцией, которую переливают в сосуд с готовым жидким экстрактом.

Сливы из отстойника № 1 заливают в перколятор II, из отстойника № 4 – в перколятор I, из отстойника № 3 – в перколятор IV и остав­ляют в этих перколяторах при закрытых кранах.

Сырье перколятора III является отработанным. Далее последовательность операций аналогична описанным для 5-го и 6-го дня.

На 8-й и последующие дни характер производственных операций и порядок их выполнения аналогичны описанным циклам. Меняются лишь номера перколяторов, из которых будет получаться готовая продукция и куда загружают свежее растительное сырье.

По окончании приготовления жидкого экстракта оставшимися слабыми извлече­ниями последовательно промывают сырье всех перколяторов, вытяжку собирают в один сосуд, определяют количество действующих веществ и чаще всего оставляют для использования при выработке другой партии этого же жидкого экстракта. Из растительного сырья, находящегося в перколяторах, спирт регенерируется.

Аппаратурное оснащение процесса: баки для замачивания, перколяторы, отстойники.

Достоинства метода: больший выход БАВ, простота оборудования.

Недостатки метода: энергозатраты при подаче экстрагента и перекачивании извлечения в перколяторы, отно­сительно большое количество экстрагента, находящегося в работе, невозможность полной автоматизации, относительная длительность процесса, громоздкость аппаратуры и т. д.

Применение метода: получение извлечения при производстве жидких экстрактов из растительного сырья, имеющего большую насыпную массу (коры, корни, корневища).

Примечание: применение реперколяции по Чулкову целесообразно лишь при непрерыв­ном производстве или, по крайней мере, при производстве, продолжающемся не менее 5 циклов. При меньшем количестве циклов получение извлечения данным способом становится неэкономичным и в этом случае предпочтителен обыч­ный перколяционный способ.

Быстротекущая реперколяция. (рис. 29). Особенностью данной разновидности метода реперколяции является поступление экстрагента в перколяторы, «снизу-вверх». Принципиальная схема работы батареи из 5 перколяторов представлена на рис. 5 (позиции 1-5).

Позиция 1. Измельченным растительным сырьем загружают четыре перколятора – с I до IV. Экстрагент подают в перколятор I (через краны V-1 и I-2) снизу. Питанием снизу упраздняется опасность об­разования «мертвых» участков в экстрагируемой массе и ослабляется вредное влияние каналов и пустот. Заполнение перколятора проводят при закрытом боковом кране I-4 и открытом I-5, через который вытесняется воздух. Как только из крана I-5 покажется экстрагент, кран перекрывают, перколятор оставляют в покое для настаивания, после чего открывают кран I-4 и экстрагент с определенной скоростью перепускают в перколятор II через кран II-2, заполняя его в таком же порядке, как и перколятор I. После настаивания экстрагент перепу­скают в перколятор III (через II-4 и III-2), а затем в перколятор IV (через III-4 и IV-2), а из последнего (через IV-4 и V-3) принимают уже готовое извлечение.

Поскольку в перколятор I поступает свежий экстрагент, то вследст­вие наибольшей разности концентраций в этом перколяторе происхо­дит максимальное экстрагирование и максимальное обеднение лекар­ственного сырья действующими веществами. Степень обеднения сырья в перколяторе II будет меньшей, чем в перколяторе I, поскольку здесь будет меньше разность концентраций. Итак, по мере повышения номера перколятора будет уменьшаться количество извлеченных из сырья действующих веществ или, иначе говоря, экстрагент в каждом последующем перколяторе встречает более богатое сырье и постепенно на­сыщается извлекаемыми действующими веществами. Скорость движе­ния экстрагента в периоды настаивания должна быть подобрана так, чтобы к моменту истечения готовой вытяжки в перколяторе I было достигнуто полное истощение сырья и чтобы экстрагент, пройдя через четыре перколятора, полностью исчерпал свою экстрагирующую спо­собность.

Позиция 2. Во время работы батареи загружают сырьем перколятор V, а как только будет истощен перколятор I, его отключают от батареи. Свежий экстрагент теперь поступает в перколятор II, а гото­вую извлечение принимают из перколятора V (через кран I-3). Из перколятора I истощенное сырье направляют в выпарную установку для рекуперации экстрагента, а сам перколятор загружают свежим сырьем.

Позиция 3. После истощения перколятора II меняется система пи­тания батареи, а именно свежий экстрагент поступает в перколятор III, а готовое извлечение принимают из перколятора I (через кран II-3). Разгружают и загружают перколятор II.

Позиция 4. Свежий экстрагент поступает в перколятор IV, а извлечение принимают из перколятора II (через кран III-3). Разгружают и за­гружают перколятор III.

Позиция 5. Свежий экстрагент поступает в перколятор V, а извлечение принимают из перколятора III (через кран IV-3). Разгружают и загружают перколятор IV.

Далее после отключения перколятора V (в котором сырье истощено) и включения перколятора IV процесс извлечения пойдет по позиции 1, потом по позиции 2 и т. д. Таким образом, в действии находятся че­тыре перколятора из пяти, что обеспечивает непрерывность работы, Свежий экстрагент поступает всегда в перколятор с наиболее исто­щенным сырьем, а извлечение получают из перколятора со свежезагру­женным сырьем. В результате во всей батарее создается необходимая разность концентраций – движущая сила процесса экстрагирования.

Количество перколяторов в батарее зависит от характера сырья и применяемого для экстракции экстрагента: перколяторов должно быть тем больше, чем труднее осуществляется переход извлекаемых биоло­гически активных веществ в экстрагент и чем меньше его способность растворять эти вещества. В тех случаях, когда по характеру сырья экстрагент целесообразнее подавать в перколяторы сверху, систему и последовательность питания можно легко изменить.

Рис. 29. Быстротекущая реперколяция при подаче экстрагента снизу (И.А. Муравьев, 1980)

Аппаратурное оснащение процесса: батарея перколяторов, отстойники.

Достоинства метода: высокий выход БАВ, простота оборудования.

Недостатки метода: энергозатраты при подаче экстрагента и перекачивании извлечения в перколяторы, отно­сительно большое количество экстрагента, находящегося в работе, невозможность полной автоматизации, относительная длительность процесса, громоздкость аппаратуры и т. д.

Применение метода: получение извлечения при производстве жидких, густых и сухих экстрактов.

Примечание: применение быстротекущей реперколяции (как и реперколяции по Чулкову) целесообразно лишь при непрерыв­ном производстве или, по крайней мере, при производстве, продолжающемся не менее 5 циклов. При меньшем количестве циклов получение извлечения данным способом становится неэкономичным и в этом случае предпочтителен обыч­ный перколяционный способ.

Непрерывное противоточное экстрагирование

с перемещением экстрагента и сырья (активный противоток)

Данный метод экстрагирования осуществляется в экстракторах непрерывного действия.

Сущность метода заключается в следующем: растительный материал при помощи транспортных устройств: шнеков, ковшей, дисков, скребков или пружинно-лопастных механизмов перемещается навстречу движущемуся экстрагенту. Сырье, непрерывно поступающее в экстракционный аппарат, встречается на своем пути экстрагент, насыщенный экстрактивными веществами, и по мере продвижения внутри аппарата истощается. В большинстве случаев на получение концентрированного извлечения затрачивается от 20 минут до 2 часов.

Аппаратурное оснащение процесса: экстракторы различной конструкции: дисковый, пружинно-лопастной или шнековый.

Дисковый диффузионный аппарат, разрабо­танный А.Г. Натрадзе и М.Д. Рязанцевой (рис. 30), представляет собой две трубы 1 диаметром 105 мм и длиной 3,7 м, имеющие паровые рубашки 3 и расположенные под углом около 30°. Внизу трубы соединяются между собой камерой 2, в которой помещена вращающаяся звездочка 5. В корыте 4, в кото­рое входят верхние открытые концы труб, находятся две другие вра­щающиеся звездочки 5. Через звездочки и обе трубы проходят трос 6 с насаженными на нем, на расстоянии 120 мм друг от друга дырчатыми дисками 7 диаметром 100 мм. Трос с дисками приводят в движение с помощью электромотора, присоединенного к одной из верхних звездо­чек, через систему передач. Скорость прохождения каждого диска можно изменять в широких пределах. Перед работой экстрактор за­полняют через патрубок 9 экстрагентом из бака 8, затем приводят в движение трос с дисками и из питателя 10 равномерно на проходящие диски подается измельченное сырье. Одновременно через патрубок 9 с определенной скоростью навстречу сырью подается экстрагент. Го­товое извлечение вытекает из экстрактора через патрубок 11, снабжен­ный фильтрующей сеткой, и собирается в сборнике 12. Отработанное растительное сырье, выходящее из трубы, смывается с дисков струей воды в корыто 4, из которого поступает в сборник 13. Применив дисковый диффузор, авторы показали, что за оборот троса (за 1 ч) дости­гается полное извлечение кофеина, причем выход его поднимается до 97 %.

Рис.30. Дисковый диффузионный аппарат (И.А. Муравьев, 1980)

Пружинно-лопастной экстрактор (рис. 31), разработанный Г.А. Моциевским и П.Т. Родионовым, состоит из корпуса 1, разделенного на 15 секций. В каждой секции помещен вал 2 на двух подшипниках; на валу укреплен барабан 3, на котором закреплены два ряда дугообразных пружинных лопастей 4. Валы приводятся во вращение электромотором через редуктор и ряд шестерен. Под дном экстрактора находится камера 5 для подогревания. В передней части экстрактора помещена камера 6 для сбора извлечений, откуда оно выводится через трубу 7. В передней верхней части экстрактора находится бункер 8, питающий экстрактор измельченным растительным материалом. Питание экстрактора осуществляется при помощи двух мотовил 9 и дозатора 10. В задней части экстрактора расположе­на транспортерная лента 11, выгружающая истощенный материал, который выбрасывается по лотку 12. Свежий экстрагент поступает в экстрактор через сопло 13, количество его регулируется венти­лем 14.

Рис. 31. Пружинно-лопастной экстрак­тор (И.А. Муравьев, 1980).

Растительный материал вначале поступает в 1-ю секцию экстракто­ра, где находится экстрагент. Здесь сырье при помощи лопастей мед­ленно погружается в жидкость, после чего постепенно передается даль­ше и прижимается к стенке секции, где происходит отделение лишней жидкости. При выходе лопастей из секции пружины выпрямляются и перебрасывают намокшее сырье в соседнюю секцию. Во 2-й секции повторяется тот же процесс, что и в 1-й. Дальше сырье перебрасыва­ется в 3-ю секцию и т.д. до транспортера. Экстрагент из сопла 13 мел­кими струйками обмывает истощенный материал, движущийся по тран­спортеру, после чего поступает в 15-ю, последнюю, секцию. Затем, после экстрагирования, он переходит в 14-ю секцию, потом в 13-ю, 12-ю и т. д. до 1-й секции и сборника. Таким образом, осуществляется противоточное и непрерывное экстрагирование. Пружинно-лопастный экстрактор был апробирован на различном растительном сырье (солодковый ко­рень, валериана, горицвет, полынь).

Испытания показали, что процесс экстрагирования в нем заканчи­вается за 75—120 мин, причем он может проводиться в широком диа­пазоне температур.

Шнековый вертикальный экстрактор (рис. 32) представляет собой аппарат, работающий по принципу противотока, в корпусе которого имеются два вертикальных и один горизонтальный шнеки для передачи сырья с одного вертикального шнека на другой. Сырье подается на шнек через правый патрубок. Одновременно через патрубок, расположенный слева, с определенной скоростью навстречу сырью подается экстрагент.

Достоинства метода: максимальное истощение сырья за короткое время.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты.

Применение метода: для экстрагирования различных по своей природе сырьевых материалов – сахарной свеклы, жиромасличного и эфиромасличного сырья, а также для извлечения сантонина из цитварной полыни и кофеина из чайного формовочного материала.

Рис. 32. Вертикальный шнековый экстрактор

(Л.А. Иванова, 1991)

Циркуляция. В основе циркуляционного способа лежит многократное экстрагирование растительного сырья одной и той же порцией летучего экстрагента (эфира этилового, хлороформа, метилена хлористого и т. д.). Экстракционная установка в этом случае работает непрерывно и автоматически по принципу аппарата Сокслета (рис. 33).

Сущность метода заключается в следующем: крупный порошок корневища мужского папо­ротника в полотняных мешках (во избежание засорения трубопровода) загружают в экстрактор 4, заливают эфиром (чуть ниже вер­хушки сифона) и оставляют для настаивания на 24 ч. Одновременно некоторое количество эфира нали­вают в куб 1 и сборник 3 под кон­денсатором 2. По окончании настаи­вания из сборника спускают в экстрактор столько эфира, чтобы вытяжка достигла верхушки сифо­на и слилась в куб. После этого куб начинает обогреваться. Пары эфира поступают в конденсатор, затем в сборник, а из него с опре­деленной скоростью – в экстрактор. После наполнения его происходит слив эфира, обогащенного растворимыми веществами папоротника. Циркуляция экстрагента повторяется 10-15 раз до истощения растительного материала. После истощения материала из куба отгоняют эфир в сборник, на этот раз отъединенный. В кубе остается концентрированный раствор экстрактивных веществ. Истощенное сырье выгру­жают, и экстрактор вновь готов для загрузки. Автоматическая цирку­ляция может быть совмещена с перколяцией.

Аппаратурное оснащение процесса: циркуляционный аппарат типа Сокслета.

Достоинства метода: высокий выход БАВ, полученное извлечение не требует очистки.

Недостатки метода: относительная дороговизна оборудования и экстрагента, энергозатраты, возможность загрязнения атмосферы органическим летучим растворителем.

Применение метода: получение извлечения при производстве густых экстрактов, в частности, экстракта мужского папоротника, экстрагентом для которого служит эфир этиловый, а также в производстве новогаленовых препаратов, в частности, адонизида.

Рис. 33. Циркуляционный аппарат типа Сокслета

(И.А. Муравьев,1980)

Интенсификация процесса экстрагирования

По мере развития производства экстракционных препаратов совершенствуются и разрабатываются более эффективные способы обработки лекарственного растительного сырья.

Интенсификация методов экстрагирования осуществляется созданием колебательного движения системы твердое тело – жидкость в звуковом или ультразвуковом диапазонах. Это приводит к изменению гидродинамических условий. Частицы среды подвергаются сильным механическим и гидродинамическим ударам, что способствует усилению капиллярного эффекта, внутренней и внешней диффузии и, следовательно, ускорению процесса массообмена.

С целью повышения эффективности извлечения действующих веществ из сырья, экстрагирование проводят в турбулентном потоке экстрагента, при вибрации, пульсации жидкости через слой сырья, с применением ультразвука, электрической обработки материала и т.д.

Центробежная экстракция. Сущность метода заключается в следующем: экстрагент под действием центробежной силы проходит через слой измельченного растительного сырья, расположенного по периферии.

Аппаратурное оснащение процесса: фильтрующая центрифуга.

Достоинства метода: максимальное истощение сырья за короткое время.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты.

Применение метода: на крупных заводах для получения извлечения при производстве настоек, жидких, густых и сухих экстрактов в больших количествах.

Турбоэкстракция (вихревая экстракция). Метод вихревой экстракции впервые предложен чешским ученым в 1953 г.

Сущность метода заключается в следующем: сырье в среде экстрагента интенсивно перемешивается и одновременно измельчается с помощью быстроходных мешалок, снабженных острыми лопастями. Скорость вращения мешалок от 4000 до 15000 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. В системе возникает эффект кавитации и пульсации, что положительно сказывается на скорости внутренней диффузии. Время экстрагирования материала сокращается до нескольких минут.

Аппаратурное оснащение процесса: экстрактор с паровой рубашкой, позволяющей поддерживать оптимальный температурный режим экстрагирования, и быстроходной мешалкой.

Достоинства метода: максимальное истощение сырья за короткое время.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты, а также повышение температуры при работе мешалок, что может влиять на сохранность действующих веществ и приводить к потере экстрагента. Кроме того, дополнительное измельчение растительного материала не всегда желательно, так как может произойти загрязнение извлечения мелкими частичками растительного материала и осложниться ее очистка.

Применение метода: на крупных заводах для получения извлечения при производстве настоек, жидких, густых и сухих экстрактов в больших количествах.

Экстрагирование сырья на роторно-пульсационном аппарате. Сущность метода заключается в следующем: сырье и экстрагент многократно циркулируют через установку с роторно-пульсационным аппаратом (РПА), при этом отмечается интенсивное механическое воздействие на частицы сырья, возникает эффективная турбулизация и пульсация потока в результате чего повышается выход БАВ и уменьшается время экстрагирования.

Аппаратурное оснащение процесса: установка, состоящая из экстрактора с паровой рубашкой, шнекового питателя, РПА (рис. 34).

Рис. 34. Установка с РПА (Л.А. Иванова, 1991)

В технологической схеме РПА (1), работающий от электродвигателя (4) установлен в циркуляционном контуре, замкнутом на экстрактор (2) с мешалкой. Экстрактор и трубы циркуляционного контура могут быть снабжены паровой рубашкой для нагревания или охлаждения обрабатываемой среды.

РПА состоит из корпуса – статора с патрубками для входа и выхода обрабатываемого материала. Внутри корпуса находится ротор с закрепленными на нем перфорированными цилиндрами, имеющими прорези. На крышке корпуса расположено такое же число аналогичных неподвижных цилиндров. При вращении ротора с цилиндрами, последние проходят между цилиндрами статора, радиальный зазор между которыми может быть от 0,25 до 2 мм. В каждом отдельном случае расстояние между цилиндрами подбирается с учетом технологических требований и физико-механических свойств обрабатываемого материала. Частота вращения ротора – 800-4000 об\ мин, число прорезей в цилиндрах – от 5 до 40, ширина от 5 до 40 мм. Вместо цилиндров на статоре и роторе иногда устанавливают концентрически расположенные зубья, в полости ротора – лопасти или ножи для измельчения крупных частиц твердой фазы.

Сырье загружают на ложное дно экстрактора и заливают экстрагентом. При работе РПА жидкая фаза поступает в него из нижней части экстрактора, а сырье подается и дозируется шнеком – питателем (3), установленным на торце над его днищем. Из РПА пульпа поднимается вверх и через штуцер в крышке экстрактора вновь заполняет его. Процесс повторяется до получения концентрированного извлечения. При использовании РПА происходит совмещение операций экстрагирования и диспергирования. Это в ряде случаев позволяет исключить предварительное измельчение сырья и значительно сократить материальные потери РПА, дает возможность интенсифицировать процесс экстрагирования сырья. В качестве экстрагентов применяют дихлорэтан, метилен хлористый, масла растительные и минеральные.

Достоинства метода: экстрагирование вместе с РПА сокращает время, затрачиваемое на производство экстракционных препаратов, в 1,5-2 раза и позволяет достигнуть максимального истощения сырья.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты, а также повышение температуры при работе РПА, что может влиять на сохранность действующих веществ и приводить к потере экстрагента. Кроме того, дополнительное измельчение растительного материала не всегда желательно, так как может произойти загрязнение вытяжки мелкими частичками растительного материала и осложниться ее очистка.

Применение метода: на крупных заводах для получения извлечения при производстве масла облепихового, настоек календулы, валерианы, танина из листьев скумпии и чернильных орешков, комплекса каратиноидов из плодов шиповника, оксиметилантрахинонов из коры крушины ломкой и других препаратов.

Для экстрагирования лекарственного сырья предложена технология, включающая работу нескольких РПА и аппаратов для разделения твердой и жидкой фаз (рис. 35). Установка состоит из трех ступеней, каждая из которых представляет собой сочетание трех элементов: экстрактора с мешалкой, РПА и центрифуги. Она может периодически и непрерывно. Сырье поступает в РПА (3) из бункера (1) с помощью шнека (2), на него подается промежуточный экстракт из центрифуги (9). После измельчения в среде экстрагента смесь передается в экстрактор (4) первой ступени установки, соединенной с РПА (5), часть ее поступает в центрифугу (6), из которой получают готовый продукт. Шрот и одновременно экстракт из третьей ступени установки и центрифуги (12) направляется в экстрактор (7). После циркуляции через РПА (8) обрабатываемый материал попадает в центрифугу (9), экстракт – в РПА (3), а шрот вместе со свежим экстрагентом – в экстрактор (10), затем через РПА (11) в центрифугу (12), а оттуда – в экстрактор (7). Обработанное сырье удаляется из установки.

Рис. 35. Установка с несколькими РПА (Л.А. Иванова, 1991)

Экстрагирование с применением ультразвука. Сущность метода заключается в следующем: при экстрагировании источник УЗ помещают в обрабатываемую среду в экстрактор. Возникающие при этом ультразвуковые волны создают знакопеременное давление, кавитацию и «звуковой ветер». В результате происходит ускорение пропитки материала и растворение содержимого клетки, увеличение скорости обтекания частиц сырья, в пограничном диффузионном слое экстрагента образуются турбулентные и вихревые потоки. Молекулярная диффузия внутри растительного материала и в диффузионном слое практически сменяется на конвективную, что приводит к интенсификации массообменных процессов. Возникновение кавитации вызывает разрушение клеточных структур. Ускорение процесса экстрагирования в данном случае происходит за счет вымывания экстрактивных веществ из клеток и тканей растительного материала. При озвучивании вытяжку можно получить в течение нескольких минут.

Большое значение при ультразвуковом экстрагировании имеет определение оптимальных параметров процесса: интенсификация и экспозиция озвучивания, выбор экстрагента, удельная нагрузка (соотношение сырья и экстрагента). Особое внимание уделяется степени перемешивания материала, которое осуществляется путем подведения частиц к излучающей поверхности, числу экстракторов и их расположению. От этого зависит скорость процесса, которая может составлять 1,5-2 мин. При экстрагировании с помощью ультразвука рекомендуется поддерживать температуру не выше 30-60 °С, во избежание образования пузырьков воздуха, рассеивающих ультразвуковые волны. В качестве экстрагента рекомендуется водно-этанольные смеси с высокой концентрацией этанола, который способен ингибировать окислительно-восстановительные реакции, возникающие в ультразвуковом поле. В качестве средств, задерживающих кавитацию и связанные с ней деструктивные изменения действующих веществ, предлагается в обрабатываемую среду добавлять ПАВ.

Для большинства видов лекарственного растительного сырья наиболее рациональной является интенсивность УЗ в пределах 1,5-2,3 Вт/см и минимальное время озвучивания.

Аппаратурное оснащение процесса: экстрактор, внутри которого установлен источник ультразвука.

Достоинства метода: экстрагирование с использованием УЗ сокращает время, затрачиваемое на производство экстракционных препаратов, и позволяет достигнуть максимального истощения сырья.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты, а также УЗ не является индифферентным агентом по отношению к действующим веществам: может вызывать кавитацию, ионизацию молекул, изменять свойства биологически активных веществ, понижать или усиливать их терапевтическую эффективность, применение его требует тщательного экспериментального исследования.

Применение метода: на крупных заводах для получения извлечения при производстве галеновых и новогаленовых препаратов.

Экстрагирование с помощью электрических разрядов. Сущность метода заключается в следующем: при экстрагировании внутрь экстрактора с обрабатываемым материалом помещают электроды, к которым поступает импульсивный ток высокой или ультравысокой частоты. Под воздействием электрического разряда в экстрагируемой смеси возникают ударные волны, создающее высокое импульсивное давление. Происходит импульсивное перемешивание обрабатываемой смеси, истончается или просто исчезает диффузионный пристенный слой и возрастает коэффициент конвективной диффузии. Возникновение ударных волн способствует проникновению экстрагента внутрь клетки. Создаются условия для быстрого протекания внутриклеточной диффузии. В результате искрового разряда в жидкости образуются плазменные каверны, расширяясь, они достигают максимального объема и захлопываются. При этом за короткий промежуток времени в малом пространстве выделяется большое количество энергии и происходит микровзрыв, разрывающий клеточные структуры растительного материала. Процесс ускоряется за счет вымывания экстрактивных веществ из разрушенных клеток. Кроме того, образовавшиеся полости за время своего существования постоянно пульсируют, вызывая увеличение скорости движения жидкости около сырья и ускоряя процесс экстрагирования за счет увеличения коэффициента конвективной диффузии.

Существенное значение при воздействии на сырье электрического тока имеет мощность и длительность электрического импульса. На процесс экстрагирования оказывает, и число разрядов в единицу времени.

Аппаратурное оснащение процесса: экстрактор, внутри которого помещены электроды (рис. 36).

Рис. 36. Электроплазмолизатор импульсный (Л.А. Иванова, 1991)

Достоинства метода: электрическая энергия непосредственно преобразуется в энергию колебательного движения жидкости. Возникающие в жидкости акустические колебания широкого спектра частот и амплитуд значительно сокращает время процесса экстрагирования и повышают выход биологически активных веществ.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты, а также электроимпульсные разряды не являются индифферентным агентом по отношению к действующим веществам, так как могут усиливать или уменьшать терапевтическую эффективность биологически активных веществ.

Применение метода: на крупных заводах для получения препаратов из свежего растительного и животного сырья.

Экстрагирование с использованием электроплазмолиза. Электроплазмолиз – нарушение избирательной проницаемости свежего растительного сырья при обработке электрическим током низкой и высокой частоты. Данный метод используется для получения экстракционных препаратов из свежего растительного сырья.

Сущность метода заключается в следующем: свежесобранное измельченное растительное сырье помещается в электроплазмолизатор, электрический ток разрушающе воздействует на белково-липидные мембраны растительных тканей с сохранением целостности клеточных оболочек, стенка клетки теряет избирательную проницаемость, приобретает свойства полупроницаемой мембраны и из сырья начинает интенсивно выделяется сок. При этом выход сока, обогащенного действующими веществами и содержащего лишь небольшое количество сопутствующих веществ, значительно увеличивается.

Аппаратурное оснащение процесса: специальные устройства – электроплазмолизаторы, снабженные подвижными и неподвижными электродами (рис. 36).

Электроплазмолизатор с подвижными электродами системы Флауменбаума-Яблочкина. Принципиальным отличием данного аппарата является наличие двух горизонтальных вальцов – электродов, которые вращаются навстречу друг другу. На вальцы подается электрический ток от сети, напряжением 220 В. Свежее растительное сырье поступает на вальцы из бункера, сок собирается в приемник. При этом выход увеличивается на 20-25 % по сравнению с использованием традиционных методов.

Электроплазмолизатор импульсный с неподвижными электродами. Данный аппарат представляет собой камеру с перфорированным дном, подвижной крышкой и неподвижными электродами, которые монтируются непосредственно в камере у боковых стенок. Подача тока высокого напряжения осуществляется импульсами через несколько минут после прессования сырья опусканием подвижной крышки, которая, опускаясь, отжимает лекарственное сырье. Время обработки сырья электрическим током составляет доли секунды.

Достоинства метода: электрическая энергия непосредственно преобразуется в энергию колебательного движения жидкости. Возникающие в жидкости акустические колебания широкого спектра частот и амплитуд значительно сокращает время процесса экстрагирования, и повышают выход биологически активных веществ.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты, а также электроимпульсные разряды не являются индифферентным агентом по отношению к действующим веществам, так как могут усиливать или уменьшать терапевтическую эффективность биологически активных веществ.

Применение метода: на крупных заводах для получения препаратов из свежего растительного и животного сырья.

Экстрагирование с использованием электродиализа. Роль полупроницаемой мембраны в данном методе выполняют оболочки клеток растительного сырья. Движущей силой процесса в данном случае является разность концентраций экстрагируемых веществ по обе стороны полупроницаемой перегородки.

Сущность метода заключается в следующем: под действием электрического тока изменяются электрические потенциалы поверхности материала, улучшается его смачиваемость, ускоряется движение ионов биологически активных веществ в полости клеток и в капиллярах клеточных оболочек. Вследствие этого увеличивается коэффициент внутренней диффузии увеличивается выход БАВ являющихся электролитами.

Аппаратурное оснащение процесса: установка для экстрагирования БАВ (в частности, алкалоидов), состоящая из экстрактора 1, перфорированного ложного дна (катода) 2, фильтровального материала 3 и стальной пластины с анодами 4 (рис. 37).

Экстрактор данного типа изготовлен из электронепроводящего материала (дерева, пластика), имеет коническое днище из нержавеющей стали, над которым помещается стальная перфорированная пластина, служащая катодом.. На пластинку, покрытую фильтрующим материалом, загружается предварительно замоченное сырье, на которое опускается крышка или рама, обтянутая полотном, с вмонтированными графитными анодами. Электроды присоединяются к источнику постоянного тока (15 А, плотность на катоде 0,6 А/м, напряжение 0,8В/см). При непрерывном поступлении экстрагента на получение готового продукта затрачивается в два раза меньше времени по сравнению с другими методами экстрагирования.

Рис. 37. Установка для экстрагирования алкалоидов (Л.А. Иванова, 1991)

Достоинства метода: электрическая энергия непосредственно преобразуется в энергию колебательного движения жидкости. Возникающие в жидкости акустические колебания широкого спектра частот и амплитуд значительно сокращает время процесса экстрагирования, и повышают выход биологически активных веществ.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты, а также электроимпульсные разряды не являются индифферентным агентом по отношению к действующим веществам, так как могут усиливать или уменьшать терапевтическую эффективность биологически активных веществ.

Применение метода: на крупных заводах для получения препаратов из свежего растительного и животного сырья. А также для повышения выхода БАВ являющихся электролитами (например, алкалоидов) и сокращения времени экстрагирования.

Экстрагирование сжиженным углерода диоксидом. Сущность метода заключается в экстрагировании растительного материала сжиженным углерода диоксидом с дальнейшим испарением экстрагента и получением концентрата суммы извлекаемых БАВ.

Аппаратурное оснажение процесса: камера для замачивания ЛРС, камера для измельчения ЛРС, установка для экстракции сырья сжиженным углекислым газом.

Экстрагируемое лекарственное растительное сырье загружают в контейнер, представляющий собой сетчатую емкость, поступает сначала в камеру для замачивания сжиженным газом (углерода диоксидом) под давлением 5,8-6.0 Н/м. Стадия пропитки проходит при температуре 18-25ºС в течение нескольких минут. Затем оно подается в камеру измельчения с пониженным давлением. В результате разности давлений внутри твердого материала и на поверхности происходит взрыв, разрывающий его на мелкие куски. Этому способствует также образование кристалликов льда в порах и трещинах экстрагируемого сырья из паров воды и углерода диоксида. Далее сырье поступает в экстракторы (Рис.38) 1,2,3 через загрузочные лазы 8,9,10, которые затем герметично закрывают. Сжиженный углекислый газ из сборника 4 поступает в экстракторы сверху через вентили 15,16,17 при закрытых нижних вентилях экстракторов 18,19,20, которые открываются после того, как растворитель образует над сырьем зеркало. Извлечения, поступающие из всех экстракторов, объединяются после фильтрации в сборнике 5, после чего поступают в испаритель 6 для удаления экстрагента. Пары растворителя в конденсаторе вновь превращаются в жидкость, которая далее снова используется для экстракции. Готовый продукт (экстракт) собирают из испарителя после открытия запорного вентиля. Процесс экстракции осуществляется при рабочем давлении 55-56 атм. и температуре 20-25 ⁰С. Отработанное сырье разгружается через люки 11,12,13.

Рис. 38. Установка для экстракции растительного сырья сжиженным углекислым газом. (И.А. Муравьев, 1980)

Достоинства метода: как правило, экстракты, полученные с использованием сжиженного углерода диоксида, отличаются более высоким содержанием биологически активных веществ, устойчивостью при хранении, устойчивостью к микробной контаминации.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты.

Применение метода: на крупных заводах для получения препаратов из растительного сырья, содержащего эфирные масла, полифенольные соединения, алкалоиды и гликозиды. Следует отметить, что экстракты, получаемые из эфиромасличного сырья, представляют собой маслянистые жидкости различной консистенции, цвет и запах которых зависят от исходного сырья.