Курсовая работа (т): Жидкие экстракты

Жидкие экстракты

ГБОУ ВПО

«Рязанский государственный медицинский университет им. ак. И. П. Павлова»

Минздрава России

Кафедра фармацевтической технологии

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ТЕМУ:

«ЖИДКИЕ ЭКСТРАКТЫ»

Выполнил: студентка 5к. 2гр.

Фармацевтического факультета

Комиссарова М.А.

Рязань 2014 год

План

1. Литературный обзор

.1 Характеристика жидких экстрактов как лекарственной формы. Классификация

.2 Общая характеристика процесса экстрагирования. Стадии процесса экстрагирования высушенного лекарственного растительного сырья

.3 Факторы, влияющие на процесс экстрагирования

.4 Технологическая схема получения жидких экстрактов

.5 Методы получения жидких экстрактов, их характеристика

.6 Аппаратура, используемая в процессе получения жидких экстрактов, ее характеристика, принцип работы

.7 Очистка и стандартизация жидких экстрактов, методики определения параметров контроля качества

.8 Хранение жидких экстрактов, их номенклатура

.9 Совершенствование производства и качества жидких экстрактов

. Экспериментальная часть

.1 Номенклатура жидких экстрактов, изготавливаемых на предприятии базе практики, объем их производства

.2 Методы производства жидких экстрактов на данном предприятии

.3 Оборудование, используемое в производстве жидких экстрактов на данном предприятии

.4 Ознакомиться с регламентами производства жидких экстрактов на данном предприятии

Выводы и предложения

Список литературы

1. Литературный обзор

.1 Характеристика жидких экстрактов как лекарственной формы. Классификация

Жидкие экстракты - это жидкие концентрированные водно-спиртовые извлечения из ЛРС, получаемые в соотношении 1:1.[1] На фармацевтических предприятиях жидкие экстракты готовят по массе (из 1 кг сырья получают 1 кг жидкого экстракта).

Жидкие экстракты нашли широкое распространение в фармацевтической промышленности, т.к. имеют следующие преимущества:

) одинаковые соотношения между действующими веществами, содержащимися в лекарственном сырье и в готовом препарате;

) удобство в отмеривании в условиях аптек бюретками и пипетками;

) возможность получения без применения выпаривания позволяет получить жидкие экстракты, содержащие летучие вещества (эфирные масла).

К недостаткам жидких экстрактов относятся:

) насыщенность их сопутствующими веществами, извлеченными из растительного сырья;

) появление осадков при незначительных понижениях температуры или частичном испарении спирта;

) необходимость в герметической укупорке и хранении при температуре 15-20°С;

) жидкие экстракты содержат большие объемы экстрагента, ввиду чего являются малотранспортабельными препаратами.

лекарственный экстрагирование растительный

1.2 Общая характеристика процесса экстрагирования. Стадии процесса экстрагирования высушенного лекарственного растительного сырья

Процесс извлечения действующих веществ из сырья очень сложный и состоит из стадий набухания, образования первичного сока внутри клеток и массообмена.

Процесс экстрагирования растительного материала представляет собой не простое растворение составных частей растения. Его необходимо рассматривать как разнообразие физико-химических процессов, проходящих как внутри клетки, так и на ее поверхности. Наряду с процессами растворения происходят явления диффузии, осмоса, адсорбции и др. Для экстрагирования чаще всего применяется высушенный материал, в котором вследствие утраты влаги объем протоплазмы уменьшается, и образованные пустоты в клеточной оболочке заполняются воздухом.

Стадия набухания. В первые моменты соприкосновения с экстрагентом, клетки сухого растительного сырья набухают. Длительность этого процесса зависит преимущественно от гистологического строения растительного материала, от степени его измельченности, а также от природы экстрагента. В результате набухания клеток воздух вытесняется из них экстрагентом, который экстрагирует сначала из внешних, преимущественно разрушенных клеток как растворимые, так и нерастворимые вещества.

Стадия образования первичного сока внутри клеток. Потом экстрагент проникает через нерастворимые оболочки в глубоко размещенные клетки и растворяет вещества, которые содержатся в них, образовывая концентрированный раствор со значительным осмотическим давлением - «первичный сок».

Стадия массообмена. В результате высокой концентрации «первичного сока» внутри клеток создается значительное осмотическое давление, вызывающее диффузионный обмен между содержимым клеток и окружающей их жидкостью с меньшим осмотическим давлением.

Это и является основой процесса экстрагирования, что приводит к разбавлению образованного концентрированного раствора экстрагентом, который находится вне клеток. Этот процесс диффузии и осмоса происходит до того момента, пока не наступит равновесие, то есть концентрация веществ, которые проходят через клеточную оболочку, в клетках и вне их будет одинаковой. При этом происходит молекулярная и конвективная диффузии.

Молекулярная диффузия - это перенос распределяемого вещества, осуществляемый за счет хаотического движения молекул и зависящий от запаса кинетической энергии частиц (молекул).

Скорость молекулярной диффузии зависит от температуры извлечения (при ее увеличении возрастает скорость движения молекул), величины поверхности, разделяющей вещества, толщины слоя, через который проходит диффузия. Наконец, перемещение вещества требует определенного времени (чем дольше диффузия, тем большее количество вещества переходит из одной среды в другую).

Этот процесс можно выразить уравнением Фика-Щукарева:

DS/dτ=-DF*dc/dx (1)

DS/dτ - скорость диффузионного процесса, м2•с-1;- коэффициент молекулярной диффузии, м2/с;- площадь диффузного обмена (суммарная площадь измельченного растительного сырья),м²;/dx - градиент концентрации (изменение концентрации вещества на расстоянии dx), (-) - диффузионный процесс направлен в сторону уменьшения концентрации.

Формула приведена для диффузии, протекающей в одном направлении.

В 1905 г. А. Энштейн вывел зависимость коэффициента диффузии от времени.

Конвективная диффузия - это перенос вещества в результате причин, вызывающих перемещение жидкости: сотрясение, изменение температуры, перемешивание.

DS/dτ=-βF*dc/dx (2)

где: β - коэффициент конвективной диффузии.

Он показывает, какое количество вещества передается через 1 м

Поверхности фазового контакта в воспринимающую среду в течение 1 с при разности концентрации между слоями, равной единице.

Конвективная диффузия может быть естественной и принудительной.

Естественная ( свободная) происходит за счет разности плотностей экстрагента и раствора, изменения температуры, гидростатического столба жидкости. Принудительная возникает при перемешивании мешалками, насосами, вибрацией. Коэффициент конвективной диффузии определяется опытным путем и зависит от гидродинамических условий проведения процесса, а ее скорость в  раз выше молекулярной. Конвективная диффузия представляет большой практический интерес, так как способствует интенсификации процесса массообмена.

С целью повышения эффективности процесса извлечения необходимо поддерживать максимально возможным перепад концентрации веществ внутри и вне растительного материала путем подачи более «свежих» порций экстрагента до наступления состояния равновесия.

Это достигается перемешиванием смеси Таким образом, извлечение складывается из следующих основных процессов: диффузии, десорбции, растворения, диализа и вымывания, которые происходят самопроизвольно и одновременно.[2]

1.3 Факторы, влияющие на процесс экстрагирования

Гидродинамические условия. Коэффициент массопередачи К определяется из уравнения (2), включает коэффициенты всех видов диффузии и может изменяться в зависимости от гидродинамических условий процесса. Так, при отсутствии конвекции, т.е. без перемешивания коэффициент конвективной диффузии β равен нулю, а толщина диффузионного слоя d становится равной толщине всего слоя экстрагента. Следовательно, третья стадия экстрагирования отпадает, а коэффициент массопередачи определяется только внутренней диффузией в сырье D_вн и свободной молекулярной диффузией в неподвижной жидкости, и имеет вид:

                                                                           (2)

Такое явление наблюдается при мацерации (настаивании) без перемешивания. Этот способ экстрагирования самый продолжительный.

В том случае, когда экстрагент перемещается хотя бы с незначительной скоростью, коэффициент массопередачи определяется количественными характеристиками всех трех стадий процесса и имеет вид уравнения (3)

Скорость этого способа экстракции выше, т.к. уменьшается слой неподвижной жидкости, появляются конвекционные токи, способствующие переносу вещества. Такой режим экстрагирования характерен для мацерации сперемешиванием, перколяции, быстротекущей реперколяции, непрерывной противоточной экстракции и др.

И, наконец, при очень интенсивном перемешивании могут отсутствовать вторая и третья стадии диффузионного пути. В этом случае коэффициент конвективной диффузии возрастает до бесконечности, т.е. конвективный массоперенос осуществляется мгновенно и, следовательно, третье слагаемое в знаменателе уравнения (3) отпадает. Вместе с тем становится равной нулю и толщина пограничного диффузионного слоя d , поэтому второе слагаемое в знаменателе уравнения также будет отсутствовать. Коэффициент массопередачи в таких случаях определяется только коэффициентом диффузии в порах растительного материала и имеет вид:

                                                                           (4)

Такой вид зависимости для коэффициента массопередачи справедлив для вихревой экстракции и экстрагировании с применением роторно-пульсационного аппарата.

Второе и третье слагаемые могут отсутствовать, но наличие первого неотделимо от самого существа процесса экстракции из сырья с клеточной структурой.

В последнее время предложено экстрагирование с применением ультразвука, с помощью электрических зарядов с использованием электроплазмолиза и электродиализа. В этих случаях появляется возможность влиять на коэффициент внутренней диффузии D_вн, что позволяет значительно ускорить процесс экстрагирования на самой его медленной стадии.

Поверхность раздела фаз (F), «твердое лекарственное сырье - жидкость» зависит от степени измельчения сырья и будет тем больше, чем меньше его частички. Однако на практике известно, что при чрезмерно тонком измельчении сырье может слеживаться, а при содержании слизистых веществ - ослизняться, в результате чего через такие массы экстрагент будет проходить очень плохо. При слишком тонком измельчении резко увеличивается количество разорванных клеток, что приводит к вымыванию сопутствующих веществ, загрязняющих вытяжку (белки, слизи, пектины и др. высокомолекулярные соединения). Кроме того, в экстрагент переходит большое количество взвешенных частиц. В результате вытяжки получаются мутные, трудноосветляемые и плохо фильтруемые. Отсюда следует, что крупное сырье следует измельчать до оптимальных размеров: листья, цветы, травы до 3-5 мм; стебли, корни, кору до 1-3 мм, плоды и семена до 0,3-0,5 мм. При этом в исходном материале будет сохраняться клеточная структура, будут преобладать диффузионные процессы, экстрагирование замедлится, но полученная вытяжка будет содержать меньше механических примесей и будет легче очищаться.

Разность концентраций в сырье С₁ и экстрагенте С₄ является движущей силой процесса экстракции. Во время экстракции необходимо стремиться к максимальному перепаду концентраций, что достигается более частой сменой экстрагента (ремацерация вместо мацерации), проведением противоточного процесса и др.

Время (продолжительность) экстрагирования. Из основного уравнения массопередачи следует, что количество вещества, пpодиффундиpовавшего через некоторый слой, прямо пропорционально времени экстракции. Однако нужно стремиться к максимальной полноте извлечения в кратчайший срок, максимально использовав все прочие факторы, ведущие к интенсификации процесса.

Время (продолжительность) экстрагирования. Из основного уравнения массопередачи следует, что количество вещества, пpодиффундиpовавшего через некоторый слой, прямо пропорционально времени экстракции. Однако нужно стремиться к максимальной полноте извлечения в кратчайший срок, максимально использовав все прочие факторы, ведущие к интенсификации процесса.

Чрезмерная продолжительность извлечения приводит к загрязнению вытяжек сопутствующими высокомолекулярными соединениями, скорость диффузии которых значительно меньше, чем у биологически активных веществ. При длительном экстрагировании могут протекать нежелательные процессы под влиянием ферментов. Общая продолжительность экстракциизачастую определяется экономическими соображениями. При этом бывает целесообразно прекратить процесс в какой-то момент, учитывая, что дополнительно извлеченные количества веществ не окупят избыточных расходов и увеличивающихся при этом потерь ценных экстрагентов (спирт, эфир)

Вязкость экстрагента. По закону Фика, количество растворенного вещества, пpодиффундиpовавшего через некоторый слой экстрагента, обратно пропорционально вязкости этого экстрагента при данной температуре. Следовательно, менее вязкие растворы обладают большей диффузионной способностью. Для уменьшения вязкости при экстрагировании растительными маслами используют подогрев.

Перспективными в этом отношении являются используемые в последнее время сжиженные газы - углерода диоксид (СО₂), пропан, бутан, жидкий аммиак и др. Наиболее часто используют сжиженный углерода диоксид, который химически индифферентен к большому числу действующих веществ. Его вязкость в 14 раз меньше вязкости воды и в 5 раз меньшевязкости этанола. Сжиженный углерода диоксид хорошо извлекает эфирные масла и другие гидрофобные вещества. Гидрофильные вещества хорошо экстрагируются сжиженными газами с высокой диэлектрической проницаемостью (аммиак, метил хлористый, метиленоксид и др.).

Температура. Как видно из фоpмулы (5),

,                                                   (5)

повышение температуры ускоряет процесс экстрагирования, но в условиях фитохимических производств подогрев используют только для водных извлечений. Спиртовая и тем более эфирная экстракция проводится при комнатной (или более низкой) температуре, поскольку с ее повышением увеличиваются потери экстрагентов, а следовательно, вредность и опасность работы с ними.

Как было указано выше, при экстрагировании растительными маслами используют подогрев. Но для термолабильных веществ применение горячего экстрагента допустимо лишь в течение коротких отрезков времени. Повышение температуры экстрагента нежелательно для эфиромасличного сырья, поскольку при нагревании эфирные масла в значительной степени теряются. Необходимо учитывать, что при использовании горячей воды происходит клейстеризация крахмала, пептизация веществ; вытяжки в этом случае становятся слизистыми и дальнейшая работа с ними значительно затрудняется.