Иллюстративный материал. Таблицы. Аппаратуры. Слаид лекция.

Литература

основная:

1. Технология лекарственных форм. (Под ред. Т.С.Кондратьевой). – М.,Медицина.– 1991.–1-й том.– 495 с.

2. Технология лекарственных форм. (Под ред. Л.А. Ивановой). – М., Медицина.– 1991. – 2-й том.– 544 с.

3. Чуешов В.И. и др. Промышленная технология лекарств.– Харьков.– 2002.– в 2-х томах: 1-й том 716 с., 2-й том 557 с.

4. Руководство к лабораторным занятиям по аптечной технологии лекарственных форм.– (Под ред. Т.С. Кондратьевой). – М., 1986.– 287 c.

5. Руководство к лабораторным занятиям по заводской технологии лекарственных форм.– (Под ред. А.И. Тенцовой).– М., 1986.– 271 с.

дополнительная:

1. Государственная Фармакопея Республики Казахстан. – том 1 – Алматы. – Издательский дом: «Жибек жолы».– 2008.– 592 с.

2. Государственная Фармакопея Республики Казахстан.– том 2. – Алматы.– Издательский дом: «Жибек жолы».– 2009. – 792 с.

3. ГФ СССР Х издания М., Медицина.– 1968.

4. ГФ СССР ХI издания М., Медицина.– 1987.– том 1.– 1988.– том 2.

5. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Медицина.– 2008.– Изд. 15.

6. Милованова Л.Н., Тарусова Н.М., Бабошина Е.В. Технология изготовле-ния лекарственных форм. Ростов-на-Дону: «Феникс».– 2002.– 448 с.

7. Муляр А.Г. Общая рецептура: учеб.пос. – М., 2009.–80 с.

8. Сагиндыкова Б.А., Торланова Б.О., Анарбаева Р.М., Кыдыралиев Б.С. Биофармация и элементы фармакокинетики.– Шымкент.– 2008.– 68 с.

9. Торланова Б.О. Машины и автоматы для фасовки и упаковки лекарственных форм.– Шымкент.– 2003.– 166 с.

10. Маркевич М.П. Руководство к лабораторным занятиям по биофармации.– Шымкент.– 2008.– 50 с.

6. Контрольные вопросы (обратная связь):

• Что такое теплопроводность?

• Дайте определению тепловой баланс?

• Как производится теплопередача?

• Назовите аппараты предназначеные для теплообмена?

• Классификация и конструкция теплообменных аппаратов?

• Расскажите принцип работы:

• Теплообменника со змеевиком;

• Пластинчатого теплообменика;

• Спирального теплообменника;

• Оросительного теплообменника;

Кредит №3

1. Лекция №1. Тема:Экстракционные препараты. Основные закономерности экстрагирования капиллярно-пористого сырья с клеточной структурой.

2. Цель лекции:Дать понятия экстракционным препаратам в промышленном производстве.

• Тезисы лекции:

• Понятия о экстракционных препаратах.

• Теория экстрогирования.

• Основные закономерности экстрагирования капиллярно-пористого сырья с клеточной структурой.

• Изучить стадии процесса экстрагирования и их количественные характеристики.

В настоящее время экстракционные препараты из лекарственного растительного сырья по технологии получения можно подразделить на 3 группы: 1) суммарные (галеновые) препараты; 2) новогаленовые (максимально очищенные) препараты; 3) препараты индивидуальных веществ.

Галеновые препараты необходимо рассматривать как специфическую группу лекарственных средств, которые наряду с химико-фармацевтическими и другими препаратами входят в состав лекарств. Галеновыми они называются по фаз» знаменитого римского врача и фармацевта Клавдия Галена жившего в 131Ї201 гг. н. э. Термин «галеновые препараты» появился в фармации спустя 13 веков после смерти Галена.

Извлечения из сырья в производстве галеновых препаратов проходит предварительную очистку путем отстаивания и фильтрования. Поэтому такие препараты (настойки, экстракты и др.) не являются химически индивидуальными веществами, а представляют собой комплекс веществ более или менее сложного состава. Извлечения, содержащие комплекс веществ, часто действуют несколько иначе, чем отдельное химически чистое вещество, выделенное из него. Поэтому и лечебное действие галеновых препаратов обусловлено всем комплексом бнологически активных веществ, находящихся в них, усиливая, ослабляя или видоизменяя действие основных веществ.

В 60-х гг. XIX века появились новые препараты галенового типа, называемые новогаленовыми. Они представляют собой извлечения из лекарственных растений, полностью или частично освобожденные от сопутствующих веществ и получившие еще название максимально очищенных препаратов (МОП). Это также суммарные препараты, но с узким спектром действия на организм имеющие свои особенности. Так, глубокая очистка повышает их стабильность, устраняет побочное действие ряда сопутствующих веществ (смолы, танины и др.), позволяет использовать их дляинъекционного применения.

Промышленное производство лекарственных препаратов индивидуальных веществ было организовано в СССР в середине XX в. Если сравнительно недавно их производство считалось труднодоступным, то благодаря большим достижениям в области химии, физики, технологии, фармакологии стало возможным их выделение, всестороннее исследование и анализ. Широкое распространение получили препараты индивидуальных алкалоидов, сердечных гликозидов и др.

Основу производства экстракционных препаратов составляют процессы экстракции. В фармации они широко используются при получении препаратов из лекарственного растительного сырья (настойки, экстракты жидкие, густые и сухие, экстракты-концентраты, максимально очищенные (новогаленовые) препараты, извлечения из свежих растений и др.) и из сырья животного происхождния (препараты гормонов, ферментов и препараты неспецифического действия Ї пантокрин, витогепат и др.).

Различают экстрагирование в системе твердое тело Ї жидкость и в системе жидкость Ї жидкость, или жидкостную экстракцию. Наиболее широко в фармацевтическом производстве применяют экстрагирование в системе твердое тело Ї жидкость, где твердым телом является лекарственное растительное сырье или сырье животного происхождения, а жидкостью Ї экстрагент. Жидкостная экстракция используется при очистке вытяжек в производстве максимально очищенных препаратов и препаратов индивидуальных веществ из лекарственного растительного сырья.

Теоретические основы экстрагирования

Процесс экстрагирования относится к массообменным процессам и протекает за счет диффузии из зоны с высокой концентрацией. Это, как правило, клетки животного или растительного материала, содержащие биологически активные вещества. Экстрагирование основано на диффузии биологически активных веществ из внутренних структур частиц материала в экстрагент и заканчивается при достижении равновесных концентраций. В равновесном состоянии из материала в экстрагент переходит такое же количество молекул, как и из экстрагента в материал, т.е. концентрация остается постоянной. При этом обычно в материале концентрация выше, чем в экстрагенте.

Диффузия бывает молекулярная и конвективная

Молекулярная диффузия Ї это процесс переноса распределяемого-вещества (биологически активного вещества Ї БАВ) за счет хаотического движения самих молекул в неподвижной среде. Она характеризуется коэффициентом молекулярной диффузии D, который определяют из уравнения Эйнштейна:

Где R - универсальная газовая постоянная, равная 8,32 Дж/(град*моль);

N₀ - число Авогадро (6,06 • 1033);

T - температура абсолютная. К;

з Ї вязкость раствора, Н/с*м²;

r Ї радиус диффундирующих частиц, м;

k=R/N₀ Ї постоянная Больцмана.

Коэффициент молекулярной диффузии характеризует способность данного вещества проникать вследствие диффузии в неподвижную среду и, как видно из уравнения (5.1), увеличивается с повышением температуры и уменьшается с увеличением вязкости среды и размера диффундирующих частиц вещества.

Следовательно, чем меньше радиус диффундирующих частиц, тем быстрее идет диффузия. Так, растворам белков, слизей, пектинов ит. п., имеющим большие молекулы, присущи очень низкие коэффициенты диффузии. Вещества с малыми размерами молекул (какими чаще бывают БАВ) диффундируют намного быстрее.

Особенности экстрагирования из растительного сырья с клеточной структурой

При экстрагировании из лекарственного растительного сырья идет диффузия БАВ из внутренних структур частицы материала. При этом процессе извлечение имеет свои особенности. Прежде всего, наличие пористой перегородки, межклеточного пространства и клеточных ходов снижает скорость диффузии. Далее, через поры перегородки могут пройти только те вещества, частицы которых не превышают размеров пор. Наконец, имеется еще одна существенная особенность Ї явление десорбции, наблюдаемое в клетке после проникновения в нее экстрагента. Поскольку вещества внутри клетки связаны силами притяжения, то необходимо прежде всего преодоление этих адсорбционных сил, Весь сложный комплекс диффузионных явлений, протекающих внутри кусочков растительного материала, называют внутренней диффузией.) Для выражения коэффициента диффузии в порах растительного материала в уравнение Эйнштейна (5.1) для свободной диффузии вводят поправочный коэффициент В, учитывающий все осложнения процесса. Уравнение коэффициента внутренней диффузии в этом случае будет иметь вид:

Для материала с клеточной структурой значение коэффициента внутренней диффузии значительно меньше, чем значение коэффициента свободной диффузии. Так, величина коэффициента свободной диффузии для многих природных соединений находится в пределах 10-4 - 10-5 м2/с. Для этих же соединений значение коэффициента диффузии в порах материала с клеточной структурой на 2Ї3 порядка меньше, т. е. 10-6 - 10-8 м2/с

Особенности извлечения биологически активных веществ из материалов с клеточной структурой связаны с тем, что на пути к веществам, содержащимся в клетке, находится клеточная стенка, физиологическое состояние которой может быть различным. Так, живая растительная клетка имеет пристенный слой протоплазмы определенной толщины. Он накладывает особый отпечаток на свойства клеточной стенки, как перегородки, отделяющей раствор внутри клетки (клеточный сок) от жидкости вне клетки.

Пока протоплазма жива, клеточная стенка является полупроницаемой перегородкой, не пропускающей наружу вещества, растворенные в клеточном соке. В данном случае возможно лишь проникновение экстрагента внутрь клетки (осмос).

Совершенно по-другому ведет себя мертвая клетка. Вследствие гибели протоплазмы (плазмолиза) клеточная стенка теряет характер полупроницаемой перегородки и начинает пропускать вещества в обе стороны (диализ). То есть клеточная стенка приобретает свойства пористой перегородки, через нее могут диффундировать биологически активные вещества, молекулы которых не превышают размера пор.

Подавляющее большинство экстракционных препаратов получают из высушенного растительного сырья, т.е. обезвоженного путем тепловой сушки. В случае получения препаратов из свежих растений клетки умерщвляют этиловым спиртом. Он очень гигроскопичен и при соприкосновении с растительной клеткой обезвоживает ее, вызывая сильнейший плазмолиз. Умерщвление клеток сырья животного происхождения достигается теми же способами: сушкой или обезвоживанием спиртом и ацетоном.

При получении препаратов из свежего сырья, клетки которого не обезвожены, скорее имеет место вымывание клеточного сока из разрушенных клеток и открытых пор, чем процесс экстрагирования.

Стадии процесса экстрагирования и их количественные характеристики.

В процессе экстрагирования происходит массопередача, характеризуемая переходом одного или нескольких веществ из одной фазы (сырья) в другую (экстрагент). Массопередача из сырья с клеточной структурой Ї сложный процесс, в котором можно выделить три стадии: 1) «внутренняя диффузия», включающая все явления переноса веществ внутри частиц сырья; 2) перенос вещества в пределах непосредственно диффузионного пограничного слоя: 3) перенос вещества движущимся экстрагентом (конвективная диффузия).

На первой стадии экстрагирование из обезвоженного сырья с клеточной структурой начинается с проникновения экстрагента в материал, смачивания веществ, находящихся внутри клетки, растворения и десорбции их. Далее следует молекулярный перенос растворенных веществ, вначале в экстрагент, находящийся в межклеточном пространстве, затем в экстрагент, заполняющий микро- и макротрещины, и наконец, на поверхность кусочков материала.

Представим в виде схемы (рис. 5.1) частичку материала, находящуюся в экстрагенте, и обозначим среднюю концентрацию экстрагируемых веществ внутри частицы С₁, а на ее поверхности С₂.

Тогда количество продиффундировавшего вещества из внутренних структур частицы на ее поверхность (первая стадия) пропорционально его коэффициенту внутренней диффузии D_вн, поверхности частицы материала F, времени ф, разности концентрации внутри частицы С1 и на ее поверхности С₂, обратно пропорционально размеру частиц растительного сырья l и может быть записано в виде уравнения:

(5.3)

где S - количество продиффундировавшего вещества, кг;

D_вн - коэффициент внутренней диффузии, м2/с;

F - поверхность раздела фаз, м2;

l - толщина частицы материала, через которую диффундируют вещества, м;

ф - время диффузии, с;

C₁, C₂ - концентрация вещества, кг/м3.

На второй стадии идет диффузия веществ от поверхности частицы (концентрация С2) к наружной поверхности диффузизионно пограничного слоя (концентрация С₁). В настоящее время общепризнанно существование на поверхности кусочков сырья пристенного слоя, экстрагента, называемого диффузионным пограничным слоем. Пограничный диффузионный слой оказывает большое сопротивление дальнейшему переносу экстрагируемых веществ в экстрагент. Толщина этого слоя зависит от гидродинамики процесса и, в основном, от скорости перемешивая экстрагента. Чем больше скорость перемешивания, тем меньше толщина пограничного слоя. В пределах диффузионного пограничного слоя перенос веществ осуществляется по закону свободной диффузии и может быть записан в виде первого закона Фика:

Где d Ї толщина диффузионного пограничного слоя, м.

Далее на третьей стадии процесса экстрагирования перенос действующих веществ осуществляется за счет движения экстрагента (конвективная диффузия). Если обозначить среднюю концентрацию экстрагента в объеме, омывающем частичку, через С₄, то количество вещества, перенесенного в экстрагент за счет конвективой диффузии, может быть вычислено из уравнения:

где в - коэффициент конвективной диффузии (м/с), который тем выше, чем интенсивнее перемешивание.

Обычно коэффициент конвективной диффузии в во много раз больше коэффициента молекулярной диффузии D.

Суммарный процесс переноса вещества из частицы материала в экстрагент выражается основным уравнением массопередачи:

где К - коэффициент массопередачи (м/с), который учитывает , все величины, являющиеся количественными характеристиками трёх стадий процесса экстракции и определяется из уравнения:

Анализ уравнений (5.1Ї5.7) показывает, что процесс экстрагирования зависит от многих факторов, основные из которых: гидродинамические условия, поверхность раздела фаз, разность концентраций, продолжительность процесса, вязкость экстрагента, температура. Кроме того, на полноту и скорость извлечения влияют: добавка поверхностно-активных веществ, характер загрузки сырья, выбор экстрагента, пористость и порозность сырья, коэффициент вымывания, воздействие вибраций, пульсаций, электроимпульсный разряд в жидкой среде, измельчение, деформация сырья в экстрагенте. Рассмотрим влияние каждого из этих факторов.