Коэффициент массопередачи суммирует все величины, являющиеся количественными характеристиками трех этапов диффузионного пути.

Введение

Процессы экстрагирования лежат в основе получения многих лекарственных препаратов из сырья растительного и животного происхождения (суммарных неочищенных препаратов; максимально очищенных препаратов; препаратов индивидуальных веществ).

Различают экстрагирование в системе:

- твердое тело – жидкость;

- жидкость – жидкость.

В фармацевтической практике наиболее распространено экстрагирование в системе твердое тело-жидкость.

Физическая сущность процесса экстрагирования заключается в переходе извлекаемых веществ из одной фазы (твердой или жидкой) в фазу жидкого экстрагента при их взаимном соприкосновении.

Процесс экстрагирования управляется:

- общими законами массопередачи в частности законами диффузии и равновесного распределения);

- свойствами растительной или животной ткани;

- физико-химическим сродством растворителя и извлекаемого вещества.

Общие законы массообмена

Процесс экстрагирования относится к массообменным процессам или процессам массопередачи. В общем случае процессом массопередачи называют перенос вещества в направлении достижения равновесия. Большинство видов массопередачи (в частности массопередачи в системах: твердое тело – жидкость и жидкость-жидкость) происходят вследствие процессов диффузии.

Диффузия – процесс выравнивания концентрации между растворителем и раствором вещества. Экстрагирование в системе твердое тело – жидкость приводит к образованию двух фаз:

- раствор веществ в сырье;

- раствор веществ в экстрагенте, омывающем сырье.

Переход веществ из одной фазы в другую посредством диффузии осуществляется до тех пор, пока они будут иметь равную концентрацию. Поэтому разность концентрации является движущей силой процесса диффузии.

Различают:

1) молекулярную диффузию;

2) конвективную диффузию.

Молекулярная диффузия – процесс взаимного проникновения веществ, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое, за счет беспорядочного хаотического движения молекул.

Интенсивность молекулярной диффузии зависит от кинетической энергии молекул. Например:

- газы легко диффундируют друг в друга, их молекулы движутся с большими скоростями;

- молекулярная диффузия в жидкостях и растворах твердых веществ замедлена.

Математическое выражение молекулярной диффузии может быть представлено следующим образом (закон Фика или Щукарева-Фика):

,

где:

 

dC – разность концентраций, на границе раздела фаз, кг/м³;

dx – изменение толщины диффузионного слоя, м;

F – поверхность раздела фаз, м²;

D – коэффициент молекулярной диффузии, который показывает количество вещества (кг), которое диффундирует в единицу времени (с), через единицу площади (м²); при разности концентраций, равной единице (кг/м³) и толщине слоя – 1 м.

Знак «–» означает направление процесса в сторону уменьшения концентрации (из клетки).

 

Математическое выражение коэффициента молекулярной диффузии было дано Эйнштейном:

,

где:

R – газовая постоянная, 8,32 Дж/град. × моль;

T – абсолютная температура;

N ₀ – число Авогадро (6,06 × 10²³);

h – вязкость, н/ (с × м²);

r – радиус диффундирующих частиц.

 

Анализ вышеприведенного уравнения позволяет сделать вывод, что скорость молекулярной диффузии увеличивается с:

- увеличением разности концентраций;

- увеличением температуры;

- увеличением измельченности твердой фазы (т. е. поверхности массообмена);

- уменьшением вязкости экстрагента (специальный подбор экстрагентов, нагревание экстрагентов);

- уменьшением толщины диффузионного слоя (за счет применения УЗ или гидравлических пульсаций в системе на границе раздела фаз).

Конвективная диффузия – процесс перехода вещества из одной фазы в другую за счет перемещения объемов при движении фаз раствора относительно друг друга. Математическое выражение скорости конвективной диффузии представлено уравнением:

,

где:

F, d C – см. молекулярную диффузию;

b – коэффициент конвективной диффузии, который показывает количество вещества (кг) переносимое за 1 с через поверхность в 1 м² при разности концентраций 1 кг/м³.

 

Скорость конвективной диффузии можно увеличить следующим образом:

- увеличить разность концентраций (за счет диализа, замены растворителя и т. д.);

- увеличить поверхность массообмена.

Конвективная диффузия может быть двух видов:

1. Естественная (протекает вследствие разности плотностей экстрагента и раствора, изменения температуры, гидростатического столба жидкости).

2. Принудительной (искусственной) (протекает за счет перемешивания мешалками, насосами, вибрации).

Скорость конвективной диффузии определяется опытным путем и при этом в десятки раз (до 10¹² раз) выше скорости молекулярной диффузии.

Рассмотренные положения относятся к свободной диффузии, т. е. когда между соприкасающимися растворами или жидкостями нет никаких перегородок.

Процесс экстрагирования растительного сырья усложняется, когда на пути экстрагента к БАВ и при обратном движении раствора находится клеточная стенка лекарственного растительного сырья (ЛРС). Живая клетка обладает свойством полупроницаемости, т. е. проникают внутрь растворитель и некоторые вещества, но не пропускает наружу вещества, растворимые в клеточном соке.

Избирательная проницаемость свежего сырья может быть нарушена вследствие плазмолиза, который может быть осуществлен следующим образом:

- обезвоживанием при тепловой сушке;

- обезвоживанием дегидратирующими веществами, вызывающими плазмолиз живых клеток (обычно растительное сырье обрабатывают крепким этанолом, сырье животного происхождения – ацетоном).

При экстрагировании свежего и набухшего сырья происходят следующие процессы:

1. Смыв клеточного сока из разрушенных клеток и открытых пор.

2. Диализ низкомолекулярных веществ через микропоры оболочек клеток.

3. Диффузия веществ через макропоры низкомолекулярных соединений и высокомолекулярных соединений.

4. Распределение веществ от поверхности материала в растворитель.

(Второй и третий процессы имеют место, когда избирательная проницаемость клеток свежего сырья нарушена при обработке этанолом высокой концентрации).

При экстрагировании высушенного сырья (когда избирательная проницаемость клеток нарушена вследствие тепловой сушки) происходят следующие процессы:

1. Проникновение экстрагента в сырье.

2. Смачивание сырья.

3. Десорбция и растворение веществ, находящихся внутри клетки.

4. Диализ низкомолекулярных веществ через микропоры оболочек клеток.

5. Диффузия низкомолекулярных и ВМС через макропоры оболочек клеток.

6. Распределение веществ от поверхности материала в растворитель.

Проникновение экстрагента в сырье происходит за счет капиллярных сил. Проникновению воды способствует то, что клетчатка, из которой состоят клеточные стенки, в основном, гидрофильна (есть и гидрофобные участки).

 В целые клетки вода проникает через клеточные мембраны за счет сорбции на материале мембраны, диффузии через нее (диализ) и десорбции с другой стороны. Весь этот процесс называется эндосмосом. После проникновения воды внутрь частиц лекарственного растительного сырья последние набухают.

 Клетки РС соединены друг с другом порами, размер которых составляет несколько микрометров. Между клетками имеются межклеточные пространства, в целом это губчатая структура.

Проникновение экстрагента в сырье происходит под влиянием капиллярных сил. Заполнению сырья мешает воздух, для удаления которого рекомендуется:

- вакуумировать сырье;

- повысить давление жидкости;

- заменить воздух на легко растворимый газ.

Смачивание сырья протекает одновременно с проникновением экстрагента в сырье и при этом способствует его проникновению. Материал, из которого выполнены клеточные стенки, обладает дифильными свойствами. Но гидрофильность клетчатки более выражена, в связи с чем растительное сырье лучше смачивается гидрофильными экстрагентами.

Смачивание веществ, находящихся внутри сырья

 Процессы смачивания веществ протекают одновременно с проникновением экстрагента в сырье, и от них в свою очередь зависит скорость проникновения экстрагента. Скорость смачивания зависит от химического сродства веществ и экстрагента.

Внутри клеток экстрагент взаимодействует с находящимися в них веществами:

- вещества, способные образовывать истинные растворы, растворяются;

- неограниченно набухающие ВМС набухают и пептизируются;

- ограниченно набухающие ВМС набухают и образуют гели.

Процесс растворения осложняется тем, что многие растворимые соединения находятся в адсорбированном состоянии на ВМС. Поэтому экстрагент, кроме хорошей растворяющей способности, должен обладать десорбирующими свойствами. Так, бензин хорошо растворяет хлорофилл, но не извлекает его из растений. При добавлении к бензину этилового спирта хлорофилл хорошо извлекается, т. к. этанол обладает десорбирующими свойствами.

Растворение веществ, находящихся на клеточных стенках

или в виде высохших кусочков

 Вода после проникновения через клеточные мембраны взаимодействует с находящимися в них веществами, при этом:

- вещества, способные образовывать истинные растворы, растворяются;

- неограниченно набухающие ВМС набухают и пептизируются;

- ограниченно набухающие ВМС набухают, образуя гели.

 В результате чего в раствор переходят низкомолекулярные вещества и ВМС, растворимые в воде.

 Процессу растворения чаще всего предшествует процесс десорбции, т. к. в высушенном лекарственно-растительном сырье низкомолекулярные вещества чаще всего связаны адсорбционными силами взаимодействия с нерастворимыми компонентами клетки.

 Экстрагент должен преодолеть эти силы и десорбировать вещество, так, бензин растворяет хлорофилл, но не извлекает его из растительного сырья, добавление к нему небольшого количества этанола, выполняющего роль десорбента, помогает извлечь хлорофилл.

 Иногда к экстрагенту для улучшения процесса десорбции добавляют ПАВ, которые, как указывалось выше, оказывают солюбилизирующее действие.

Массоперенос веществ через пористые клеточные стенки

 После растворения веществ концентрация веществ внутри клетки повышается, образуется «первичный сок», при этом:

повышается осмотическое давление раствора внутри клетки, после чего начинается перенос растворенных веществ в экстрагент, находящихся вне клеток за счет диализа;

скорость диализа зависит от разности концентрации и размеров пор растительной мембраны;

в первую очередь диффундируют низкомолекулярные вещества, затем ВМС. Наименьшей скоростью диффузии обладают коллоидные компоненты. Описанный процесс называется экзосмосом.

Массоотдача веществ от поверхности растительного

материала в раствор

 Является последней стадией. Скорость переноса веществ в данном случае зависит от градиента концентрации. Когда концентрация веществ внутри клетки по всему объему экстрагента становятся равной, процесс извлечения прекращается.

 Таким образом, процесс извлечения следует рассматривать как сложный процесс, состоящий из отдельных моментов: смачивания, десорбции, растворения, диализа, диффузии, протекающих как самостоятельно, так и одновременно как единый, общий процесс.

Но независимо от вида применяемого сырья в процессе экстрагирования ЛРС можно выделить следующие стадии:

1. «Внутренняя диффузия», к которой относятся все явления переноса вещества внутри частиц сырья.

2. Перенос вещества в пределах диффузионного пограничного слоя.

3. Перенос вещества движущимся экстрагентом.

«Внутренней диффузией» называется весь комплекс диффузионных явлений, протекающих внутри кусочков растительного материала. В основном она заключается в диффузии через пористую перегородку (стенка мертвой клетки) и свободной молекулярной диффузии. В связи с чем к внутренней диффузии применим закон Фика с поправкой (В), учитывающей все особенности процесса:

Коэффициент внутренней диффузии может быть выражен следующим образом:

,

где:

B – поправочный коэффициент.

 

Вторая стадия начинается после переноса веществ к наружной поверхности кусочков сырья. На поверхности сырья существует пристенный неподвижный слой экстрагента, который называется пограничным диффузионным слоем.

Если экстрагент и сырье находятся в состоянии относительного покоя, то диффузионный слой равняется всей толщине слоя неподвижной жидкости.

При перемещении экстрагента диффузионный слой уменьшается и приобретает некоторую величину.

При очень высоких скоростях движения экстрагента (вихревая экстракция) величина диффузионного слоя равна нулю.

Для диффузионного пограничного слоя характерна молекулярная диффузия веществ, поступивших в него, поэтому количественно оценивается величиной коэффициента свободной молекулярной диффузии D.

Третья стадия (заключительная) – перенос вещества в центр потока при помощи конвективной диффузии, которая количественно оценивается величиной В. Для количественной оценки переноса веществ, независимо от способа передачи, существует такое понятие как массопередача. Математически процесс массопередачи может быть выражен следующим образом:

S = K × F × (C – c) × t,

где:

S – количество вещества переходящее из одной фазы в другую, кг;

F – поверхность соприкосновения фаз, м;

t – время, с;

С – с – разность концентраций, кг/м;

К – коэффициент массопередачи, означающий количество вещества (кг), переносимое за одну секунду через поверхность 1 м при разности концентраций 1 кг/м.

Потеря на диффузию

 

После экстрагирования растительный материал за счет набухания удерживает часть экстрагента с БАВ, их называют потерей на диффузию и определяют по формуле:

 

,

 

где:

x ₀ – количество БАВ в сырье, кг;

a – количество экстрагента, оставшегося в шроте, л;

n – общее количество взятого экстрагента, л.

 

Для уменьшения потерь на диффузию шрот отжимают или применяют дробное экстрагирование.

 

Таблица 1

Подготовка ЛРС для экстрагирования

Перед проведением процесса экстрагирования лекарственное растительное сырье подвергается анализу и предварительной подготовке.

1. Определяется состав и свойства сырья на соответствие требованиям НД.

2. Проводится измельчение и просеивание (не всегда, т. к. очень трудоемкая операция).

3. Определяются технологические свойства сырья.

Технологические свойства измельченного растительного материала определяют с целью выбора емкости оборудования, подбора загрузочных средств, расчета количества экстрагента и проведения оптимизации процесса экстрагирования.

Экстрагенты

Для извлечения БАВ из ЛРС применяются разнообразные экстрагенты. Под экстрагентами подразумеваются растворители, используемые для экстрагирования растительного или биологического материала, или экстрагирования из жидкостей тех или иных ценных веществ.

К экстрагентам предъявляются следующие требования:

1. Избирательная растворимость (т. е. максимальное извлечение БАВ и минимальное извлечение балластных веществ).

2. Хорошая смачиваемость сырья, десорбирующие свойства, высокая диффузионная способность, обеспечивающая проникновение внутрь материала.

3. Микробиологическая устойчивость.

4. Индифферентность по отношению к извлекаемым веществам.

5. Фармакологическая индифферентность.

6. Летучесть, при относительно невысокой температуре кипения.

7. Легкая регенирируемость.

8. Невоспламеняемость.

9. Способность не образовывать горючих смесей с воздухом.

10. Доступность и дешевизна.

Идеального экстрагента нет, поэтому в качестве экстрагентов применяют значительное число жидкостей, которые подразделяют на группы, представленные в таблице 2.

Таблица 2

Вода очищенная

Вода очищенная как экстрагент имеет следующие преимущества и недостатки.

Преимущества:

1. Извлекает большое количество БАВ (соли алкалоидов, гликозиды, сапонины, дубильные вещества, слизи и т. д.).

2. Достаточно хорошо проникает через клеточные мембраны (не пропитанные липофильными веществами).

3. Индифферентна в фармакологическом отношении.

4. Доступность и дешевизна.

5. Не горюча.

Недостатки:

1. Подвержена микробной кантаминации.

2. Является частой причиной гидролиза БАВ.

3. Имеет довольно высокую температуру кипения, в связи с чем удаляется только под вакуумом.

Спирт этиловый (этанол)

В фармации в качестве самостоятельных экстрагентов и при изготовлении сложных экстрагентов разрешается использовать:

спирт этиловый (этанол) (ФС 42-3072-94);

спирт этиловый ректификованный (ГОСТ 5962-67).

Спирт этиловый как экстрагент имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

1. Хорошо растворяет лекарственные вещества, которые довольно плохо растворимы в воде.

2. В меньшей степени, по сравнению с водой, способствует протеканию гидролитических процессов (зависит от концентрации этанола).

3.  Инактивирует многие ферменты.

4. Обладает бактерицидным действием.

5. Достаточно летуч, имеет температуру кипения в пределах от 88,5-78,8 ⁰С при изменении концентрации от 20 до 90 %, что позволяет сохранить термолабильные вещества при выпаривании и сушке.

Недостатки:

1. Труднее, чем вода, проникает через стенки клеток.

2. Огнеопасен (требует особых условий работы).

3. Фармакологическая не индифферентность.

Технологические факторы,

Экстракции

Измельченность сырья

Для облегчения массообменного процесса при извлечении БАВ сырье должно быть измельчено, т. к. при этом увеличивается поверхность массообмена, т. е. поверхность соприкосновения между частицами сырья и экстрагентом. Измельченность сырья для каждого вида растительного сырья должна подбираться экспериментально, с учетом особенностей морфолого-анатомического строения растительного сырья, характера и локализации содержащихся в нем БАВ.

Чрезмерно тонкое измельчение растительного сырья также нежелательно по следующим причинам:

сырье может слеживаться, а при содержании слизистых веществ «ослизняться», что ухудшает дренажирующие свойства растительного сырья;

увеличивается количество «разорванных» клеток и поэтому извлечение насыщается балластными веществами.

Разность концентраций и гидродинамические условия

Как следует из формулы Щукарева-Фика (см. предыдущий раздел), разность концентраций является движущей силой диффузионного процесса, в связи с чем при извлечении БАВ из растительного сырья необходимо поддерживать максимальный перепад концентраций на границе раздела фаз.

Высокая разность концентрации может быть достигнута за счет:

- экстрагирования с перемешиванием сырья и экстрагента;

- периодической смены экстрагента.

Перемешивание настаиваемой массы используется в основном при экстрагировании способом динамической мацерации (вихревая экстракция, ультразвуковая экстракция и т. д.). Данный метод требует достаточно сложного аппаратурного оформления.

Периодическая смена экстрагента – наиболее простой способ поддержания достаточно высокой разности концентрации и характерна для таких способов экстракции, как ремацерация и такого варианта реперколяции, как противоточное многоступенчатое экстрагирование. При периодической смене экстрагента процесс извлечения БАВ постепенно затухает, т. к. каждая новая порция экстрагента соприкасается со все более истощенным сырьем.

Непрерывная смена экстрагента используется в таких способах экстракции, как перколяция, быстротекущая реперколяция и другие варианты непрерывной противоточной экстракции. При этом осуществляются непрерывный слив извлечения и непрерывная подача экстрагента в диффузор.

Если экстрагент неподвижен, то вокруг частиц сырья образуется слой с высоким содержанием экстрактивных веществ, что приводит к резкому уменьшению движущей силы процесса экстракции. Процесс экстрагирования в неподвижном слое экстрагента усложняется еще и тем, что перенос веществ в неподвижном экстрагенте осуществляется за счет молекулярной диффузии, скорость которой очень мала.

Температура

Повышение температуры является одним из основных способов повышения скорости экстрагирования БАВ из растительного сырья водой и растительными маслами. С повышением температуры скорость молекулярной диффузии увеличивается за счет увеличения скорости кинетической энергии молекул и снижения вязкости экстрагента.

Повышение температуры экстрагента наиболее целесообразно при экстрагировании БАВ из корней, корневищ и кожистых листьев, т. к. это способствует лучшему разделению тканей, их набуханию с последующим разрывом клеточных стенок. Горячая вода также способствует инактивации ферментов, что повышает стабильность БАВ.

Повышение температуры экстрагента следует проводить с учетом:

- термостабильности входящих БАВ;

- возможности клейстеризации и последующей пептизации входящих компонентов (например, крахмала).

Вязкость экстрагента

На процесс экстрагирования оказывает большое влияние вязкость экстрагента. Снижение вязкости экстрагента приводит к увеличению его диффузионной способности, последнее следует из уравнения Энштейна (см. предыдущий раздел), т. к. коэффициент молекулярной диффузии увеличивается с уменьшением вязкости экстрагента.

В связи с вышеизложенным, для повышения скорости диффузии желательно выбирать экстрагент с меньшей вязкостью (из полярных жидкостей – метиловый спирт, из малополярных – ацетон, из неполярных – хлороформ). Недостатком перечисленных экстрагентов является их токсичность, поэтому после извлечения БАВ их необходимо удалять. Один из самых вязких экстрагентов – глицерин, его вязкость 14,9 ПЗ (н с\м²) при 20 ⁰С, для сравнения: вязкость воды – 0,1 ПЗ (н с\м²). Глицерин используется в качестве гидрофилизатора, для повышения растворения труднорастворимых веществ, повышения вязкости экстрагентов.

Добавка поверхностно активных веществ (ПАВ)

Добавка небольшого количества ПАВ (0,01-0,1 %) приводит к увеличению полноты извлечения многих БАВ (алкалоидов, гликозидов, эфирных масел). Механизм действия ПАВ в данном случае заключается в снижении поверхностного натяжения экстрагента и улучшения смачивания извлекаемых веществ.

Подача экстрагента в сырье

Экстрагент на сырье можно подавать как сверху, так и снизу. При подаче экстрагента «сверху вниз» возникают гравитационные силы, которые ускоряют вывод БАВ из зоны экстрагирования. Недостатком подачи экстрагента «сверху вниз» является то, что сжатие слоя сырья происходит неравномерно по высоте аппарата. Причиной является разница между давлением жидкости, окружающей частицу и давлением вышележащих частиц.

Для устранения этого недостатка:

- устанавливают решетки на высоте аппарата, которые принимают на себя часть общего сопротивления;

- на дне аппарата часто укладывают слой стружки или другого материала, обладающего большей упругостью.

 Но имеется ряд работ, где показано, что подача экстрагента «снизу вверх» позволяет добиться большего выхода БАВ, что достигается за счет:

- выноса из смеси частиц с очень мелкими размерами;

- создания оптимальных гидродинамических условий за счет сочетания подачи снизу с гравитацией;

- уменьшения неравномерности укладки сырья.

Воздействие электромагнитного поля

Создание определенного значения электромагнитного поля способствует увеличению полноты и скорости процесса экстрагирования БАВ, т. к. при этом увеличивается десорбция веществ. Недостатком данного метода является достаточно сложное оборудование.

Электрический ток

Электрический ток ускоряет диффузию веществ, являющихся электролитами. Это один из немногих факторов, который повышает скорость внутренней диффузии.

Плотность укладки сырья

Оптимальная плотность укладки сырья обеспечивает не только дренажирующие свойства слоя сырья, но и рациональное использование рабочего объема диффузора. Оптимальная плотность укладки сырья определяется по следующей формуле:

h = 0,005(x / d ²)

h – высота слоя сырья,

x – масса сырья,

d – диаметр перколятора.

При высокой плотности укладки сырья могут образовываться «мертвые» зоны, в которой экстрагент не движется или с небольшой скоростью.

При малой плотности укладки сырья очень мало промежутков, что снижает эффективность экстрагирования.

Присутствие воздуха на поверхности сырья

 Присутствие воздуха на поверхности сырья препятствует процессу экстрагирования, его удаление осуществляют следующими способами:

- предварительным вакуумированием сырья;

- заменой воздуха на растворимые газы (углекислый газ, аммиак).

Контрольные вопросы

 

1. Теоретические основы экстрагирования. Характеристика процесса экстрагирования.

2. Движущая сила процесса экстрагирования.

3. Молекулярная диффузия. Уравнение и коэффициент молекулярной диффузии.

4. Конвективная диффузия. Уравнение и коэффициент конвективной диффузии.

5. Внутренняя диффузия. Уравнение и коэффициент внутренней диффузии.

6. Особенности экстрагирования свежего растительного сырья.

7. Механизм экстрагирования высушенного растительного сырья.

8. Основные стадии процесса экстрагирования.

9. Пограничный диффузионный слой. Вид диффузии в ПДС.

10. Общие законы массообмена.

11. Массопередача. Уравнение. Коэффициент массопередачи и его анализ в зависимости от способа экстрагирования.

12. Потери на диффузии.

13. Понятия экстрактивных, биологически активных, сопутствующих веществ.

14. Классификация БАВ по степени гидрофильности, номенклатура.

15. Подготовка ЛРС для экстрагирования.

16. Технологические свойства растительного сырья (доброкачественность сырья и препарата, относительная доброкачественность, измельченность сырья коэффициент поглощения, коэффициент вымывания, пористость и порозность сырья).

17. Требования, предъявляемые к экстрагентам. Классификация и номенклатура. Выбор экстрагента и влияние его физических свойств на увеличение скорости и полноты экстрагирования БАВ.

18. Вода, этанол и глицерин как экстрагенты. Достоинства и недостатки.

19. Технологические факторы, влияющие на полноту и скорость процесса экстракции (измельченность сырья, разность концентраций и гидродинамические условия, температура, вязкость экстрагента, время экстрагирования, добавка ПАВ, подача экстрагента в сырье, воздействие электромагнитного поля, электрический ток, плотность укладки сырья, присутствие воздуха на поверхности сырья).

Глава II. Суммарные неочищенные
препараты (СНП) из высушенного
растительного сырья

 

Выпускаемые в настоящее время экстракционные препараты из растительного сырья по степени очистки от сопутствующих веществ можно подразделить на следующие группы:

1. Суммарные неочищенные препараты (относятся к группе галеновых препаратов).

Данная группа экстракционных препаратов содержит комплекс БАВ и сопутствующих веществ. При их изготовлении используются самые простые способы очистки от сопутствующих веществ. Чаще всего отстаивание при пониженной температуре (не более 10 С), иногда спиртоочистка и сорбция. К суммарным неочищенным препаратам относятся:

§ настойки;

§ экстракты;

§ соки;

§ эликсиры;

§ настои и отвары.

Настойки, экстракты, соки, эликсиры являются лекарственными формами промышленного производства, настои и отвары – аптечного изготовления.

2. Суммарные очищенные препараты (новогаленовые препараты).

Данная группа содержит комплекс БАВ, максимально освобожденный от сопутствующих веществ.

3. Индивидуальные фитопрепараты (индивидуальные БАВ, выделенные из растений).

СНП – самая древнейшая группа экстракционных препаратов, которая сохранила свое значение до настоящего времени по следующим причинам:

1. Относительная простота и дешевизна изготовления.

2. Простота применения (в основном per os).

3. Содержат не только БАВ, но и сопутствующие вещества, которые, как правило, усиливают действие БАВ (за счет улучшения всасывания).

4. В большинстве случаев оказывают политерапевтическое действие за счет комплекса БАВ и сопутствующих веществ.

Настойки (Tinkturae)

Настойками называются окрашенные жидкие спиртовые или водно-спиртовые извлечения из ЛРС, получаемые без нагревания и без удаления экстрагента. Настойки ведены в медицинскую практику еще Парацельсом и до настоящего времени являются официальной ЛФ. В ГФ XI издания, т. II имеется общая статья «Настойки».

В Государственный реестр лекарственных средств, разрешенных для применения на территории РФ (2004 г.) включено более 40 настоек из ЛРС.

Существует несколько классификаций настоек, основными из которых являются следующие:

1. В зависимости от состава исходного сырья.

Согласно данной классификации настойки подразделяются на:

§ настойки простые, которые изготавливаются из одного вида сырья;

§ настойки сложные, которые изготавливаются из нескольких видов сырья.

Большинство изготавливаемых настоек являются простыми, примерами простых настоек служат:

- настойка красавки;

- настойка валерианы;

- настойка пустырника;

- настойка ландыша и т. д.

К группе сложных настоек относится настойка «Горькая» и др.

Ранее к сложным настойкам относили также эликсиры – совместные спиртовые растворы экстрактов, настоек и др. лекарственных веществ, в настоящее время элексиры рассматриваются в качестве самостоятельной группы экстракционных препаратов.

2. В зависимости от свойств исходного сырья.

По данной классификации настойки подразделяются на:

§ настойки, изготавливаемые из высушенного сырья;

§ настойки, изготавливаемые из свежего сырья.

Большинство настоек изготавливают из высушенного сырья, т. к. процесс получения настоек из свежего сырья носит сезонный характер.

В Государственный реестр 2004 г. включено 8 настоек из свежего сырья.

Например: настойка из свежих корней и корневищ валерианы, входит в состав препарата «Кардиовален».

3. В зависимости от способа приготовления.

       По данной классификации настойки подразделяются на:

§ настойки, полученные извлечением БАВ из ЛРС;

§ настойки, полученные путем растворения сухих и густых экстрактов.

Большинство настоек получают путем извлечения (экстрагирования) БАВ из ЛРС. Способом растворения получают в настоящее время только настойку чилибухи (из группы простых настоек).

Если обобщить все классификации, то большинство настоек выпускаемых в настоящее время относится к простым настойкам, изготавливаемым из высушенного сырья путем извлечения БАВ.

Экстрагентом при получении настоек чаще всего служит этанол 70 % концентрации (настойка ландыша, настойка пустырника, настойка валерианы и т. д.), реже 40 % концентрации (настойка красавки, настойка лапчатки и т. д.), еще реже 90 % концентрации (настойка мяты, настойка стручкового перца) и 95 % концентрации (настойка лимонника).

Согласно требованиям общей статьи ГФ XI издания настойки из не сильнодействующего сырья готовятся в соотношении 1:5, а из сильнодействующего сырья в соотношении 1:10. При этом сырье берут по массе, а настойку получают по объему, т.е. принят массо-объемный способ.

Настойки выпускаются на фармацевтических предприятиях выпускаютсясогласно промышленных регламентов. Качество настоек регламентируется Общей ФС ГФ XI издания «Настойки» и частными ФС или ФСП.

ВР – 1.1. Подготовка производственных помещений

ВР – 2. Подготовка сырья и экстрагента

ВР – 2.1. Измельчение сырья

ТП – 3. Экстракция (экстрагирование БАВ) или растворение сухих или густых экстрактов

ТП – 4. Очистка извлечения

ТП – 5. Стандартизация

ПО – 7. Рекуперация этанола

Стадия ВР – 1. «Санитарная подготовка производства» проводится в соответствии с правилами GMP (ОСТом 42-510-98 «Правила организации производства и контроля качества лекарственных средств (GMP)» и Национальным стандартом РФ «Правила организации производства и контроля качества лекарственных средств (GMP)» ГОСТ Р 52249 – 2004 г.) и заключается в санитарной обработке производственных помещений и оборудования, подготовке технологического воздуха и санитарной подготовке персонала.

Стадия ВР – 2. Исходное растительное сырье перед переработкой следует хранить в отдельных помещениях. Эти помещения должны быть хорошо проветриваемыми и защищенными от проникания насекомых и животных, особенно грызунов. Следует предусмотреть меры против распространения животных и микроорганизмов, привносимых с растительным сырьем. Сам процесс подготовки заключается в измельчении до частиц сырья до требуемого размера, а также определения соответствия требованиям НД на данный вид сырья и в случае необходимости доведения до требований стандарта (например: досушивание до определенной влажности).

Для измельчения ЛРС применяются траво- и корнерезки, дисковые пилы.

При изготовлении сложных настоек после измельчения всех видов сырья проводится их смешивание в смесителях с вращающимся корпусом или вращающимися лопастями.

        В соответствии с правилами GMP при отборе проб, взвешивании, смешении и других технологических операций с растительным сырьем, сопровождающихся пылеобразованием, следует принимать меры по поддержанию чистоты, а также по предотвращению перекрестного загрязнения (удаление пыли, выделение специальных помещений и т. п.).

Подготовка экстрагента заключается в проведении расчетов, отмеривании или отвешивании компонентов смеси, разведении и проверка концентрации и т. д.

ТП – 3. Экстрагирование. Экстрагирование БАВ при получении настоек обычно проводится в цилиндрических или конических емкостях различной конструкции, которые называются перколяторами (см. раздел VII).

Для извлечения БАВ в производстве настоек применяются следующие способы экстрагирования:

1. Классическая мацерация. Основным преимуществом данного метода является простота исполнения, основным недостатком – длительность и невысокая истощенность сырья.

2. Динамическая мацерация. Данный метод по сравнению с классической мацерацией позволяет ускорить достижение равновесия в системе, т. е. сокращает время экстрагирования, но не увеличивает