Промышленное производство экстракционных препаратов. Настойки

1.

Министерство здравоохранения ЛНР
Луганский государственный медицинский университет
Кафедра технологии лекарств, организации и экономики фармации
Технология лекарственных препаратов промышленного производства
Лекция № 2
Промышленное производство
экстракционных препаратов.
Настойки
Лектор: Асс. Лисовская О.Л.

2.

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

3.

Галеновые препараты (настойки, экстракты) не
являются химически индивидуальными
веществами, а представляют собой комплекс
веществ более или менее сложного состава.
Новогаленовые препараты представляют
собой извлечения из лекарственных растений,
полностью или частично освобожденные от
сопутствующих веществ и получившие
название максимально очищенных препаратов
(МОП). Применяются парентерально.
Из препаратов индивидуальных веществ
широкое распространение получили препараты
индивидуальных алкалоидов, сердечных
гликозидов и др.

4. Теоретические основы экстрагирования

Процесс экстрагирования относится к
массообменным процессам и протекает за
счет диффузии из зоны с высокой
концентрацией (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.

5.

Молекулярная диффузия характеризуется
коэффициентом молекулярной диффузии - D,
который определяют из уравнения
Эйнштейна:
kT
D
6 r
где: Т - температура абсолютная;
η - вязкость раствора;
r - радиус диффундирующих частиц;
k - постоянная Больцмана.

6. Особенности экстрагирования из растительного сырья с клеточной структурой

• наличие пористой перегородки,
межклеточного пространства и клеточных
ходов снижает скорость диффузии.
• через поры перегородки могут пройти
только те вещества, частицы которых не
превышают размеров пор.
• вещества внутри клетки связаны силами
притяжения, то есть необходимо прежде
всего преодоление этих адсорбционных
сил.

7.

Особенности извлечения биологически
активных веществ из материалов с
клеточной структурой связаны с наличием
клеточной стенки, физиологическое
состояние которой может быть различным
Пока протоплазма жива, клеточная стенка
является полупроницаемой перегородкой,
не пропускающей наружу вещества,
растворенные в клеточном соке. В этом
случае возможно лишь проникновение
экстрагента внутрь клетки (осмос).

8.

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

9.

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.

10.

Массопередача из сырья с клеточной
структурой - 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).

11. Основные факторы, влияющие на полноту и скорость экстрагирования

1. Гидродинамические условия:
– при
отсутствии
конвекции,
т.е.
без
перемешивания коэффициент конвективной
диффузии равен нулю (такое явление
наблюдается при мацерации (настаивании)
без
перемешивания.
Этот
способ
экстрагирования самый продолжительный )

12.

– когда экстрагент перемещается хотя бы с
незначительной скоростью скорость экстракции
выше, т.к. уменьшается слой неподвижной жидкости,
появляются конвекционные токи, способствующие
переносу вещества (мацерация с перемешиванием,
перколяция,
быстротекущая
реперколяция,
непрерывная противоточная экстракция и др.)
– при
очень
интенсивном
перемешивании
коэффициент конвективной диффузии возрастает до
бесконечности, т.е. конвективный массоперенос
осуществляется мгновенно (вихревая экстракция и
экстрагирование
с
применением
роторнопульсационного аппарата).

13.

2. Поверхность раздела фаз.
– скорость экстракции зависит от степени
измельчения сырья и будет тем больше, чем
меньше его частички.
– однако, 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.

14.

3. Разность концентраций в сырье и экстрагенте
является движущей силой процесса экстракции. Во
время экстракции необходимо стремиться к
максимальному перепаду концентраций, что
достигается более частой сменой экстрагента.
4. Время (продолжительность) экстрагирования.
Количество вещества, пpодиффундиpовавшего через
некоторый слой, прямо пропорционально времени
экстракции.
Однако, чрезмерная продолжительность извлечения
приводит к загрязнению вытяжек сопутствующими
высокомолекулярными соединениями, скорость
диффузии которых значительно меньше, чем у БАВ.

15.

5. Вязкость экстрагента.
Количество
растворенного
вещества,
пpодиффундиpовавшего через некоторый слой
экстрагента, обратно пропорционально вязкости
этого экстрагента при данной температуре.
Следовательно, менее вязкие растворы обладают
большей диффузионной способностью.
6. Температура.
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.

16.

7. Выбор экстрагента.
Для обеспечения полноты извлечения
действующих веществ и максимальной
скорости экстрагирования к экстрагенту
предъявляют следующие требования:
– селективность (избирательная
растворимость);
– химическая и фармацевтическая
индифферентность;
– малая токсичность;
– невысокая стоимость и др.

17.

8. Пористость и порозность сырья.
Пористость сырья - это величина пустот
внутри растительной ткани. Чем она выше,
тем больше образуется внутреннего сока при
набухании.
Порозность - это величина пустот между
кусочками измельченного материала.
От величины пористости и порозности зависит
скорость смачивания и набухания материала.

18.

9. Воздействие вибраций, пульсаций,
измельчения и деформации сырья в среде
экстрагента.
Использование данных методов позволяет
значительно увеличить скорость и полноту
экстрагирования из сырья.
В результате достигается:
• интенсивное перемешивание даже внутри
отдельных клеток;
• локальное повышение температуры;
• истощение диффузного слоя.

19.

10. Воздействие электроимпульсных
разрядов.
Из-за искрового разряда в сырье происходит
микровзрыв, разрывающий клеточные
структуры материала.
Процесс извлечения протекает быстрее за счет
вымывания экстрактивных веществ и
пульсации, увеличивающих скорость движения
экстрагента.

20. Требование к экстрагентам

Вода
Преимущества:
- хорошо проникает через клеточные оболочки;
- растворяет и извлекает многие вещества лучше других
жидкостей;
- фармакологически индифферентна;
- негорючая и невзрывоопасна;
- доступна по стоимости.
Недостатки
- не растворяет и не извлекает гидрофобные вещества;
- не обладает антисептическими свойствами;
- в водной среде ферменты могут расщеплять лекарственные
вещества.

21.

Спирт этиловый обладает антисептическими
свойствами;
- достаточно
летуч,
поэтому
спиртовые
извлечения легко сгущаются и высушиваются
до порошкообразных веществ;
- фармакологически неиндифферентен;
- горюч и опасен.

22. НАСТОЙКИ

Настойки (Tincturae) представляют собой
окрашенные жидкие спиртовые, или
водно-спиртовые
извлечения
из
лекарственного
растительного
сырья,
получаемые без нагревания и удаления
экстрагента.
N.B!! Настойки из сильнодействующего
сырья готовят 1:10, из остального сырья
– 1:5

23.

Настойки могут быть
– простыми, получаемыми из одного вида
сырья;
– сложными, представляющими смесь
извлечений из нескольких растений, иногда
с добавлением лекарственных веществ.
Для получения настоек чаще используют
высушенный растительный материал, в
некоторых случаях – свежее сырье.

24.

Приготовление настоек осуществляется
3 способами:
• мацерация и ее разновидности;
• перколяция;
• растворение густых и сухих экстрактов.

25. Мацерация

• загрузка измельченного сырья с расчитанным
количеством экстрагента в мацерационный бак;
• настаивание при 15-20°С с периодическим
перемешиванием в течение 7 суток;
• слив вытяжки;
• отжим остатков;
• промывка отжатой вытяжки небольшим
количеством экстрагента;
• отжим вытяжки;
• объединение обоих сливов вытяжки и доведение
ее экстрагентом до необходимого объема.

26.

27. Интенсификация процесса экстрагирования при мацерации

• ремацерация или дробная мацерация с
делением на части экстрагента или сырья и
экстрагента;
• мацерация с принудительной циркуляцией
экстрагента;
• вихревая экстракция или турбоэкстракция;
• ультразвуковая экстракция.

28. Перколяция

Перколяция
(от
лат.
рercolatio
–
“процеживание
через…”),
т.е.
процеживание
экстрагента
через
растительный
материал
с
целью
извлечения растворимых в экстрагенте
веществ.
Процесс проводится в емкостях различной
конструкции, называемых
перколяторами-экстракторами.

29. Перколяторы-экстракторы

Они могут быть цилиндрической (а, в) или конической (б) формы, с
паровой рубашкой (в) или без нее, опрокидывающиеся и
саморазгружающиеся,
изготовленные
из
нержавеющей
стали,
алюминия, луженной меди и других материалов
В нижней части перколятора имеется ложное дно (перфорированная
сетка) (1), на которое помещают фильтрующий материал (2)
(мешковина, полотно и др.) и загружают сырье. Цилиндрические
перколяторы удобны в работе при выгрузке сырья, конические –
обеспечивают более равномерное экстрагирование.

30.

Стадии перколяции
• намачивание сырья (набухание сырья)
• настаивание
• собственно перколяция

31. Стадия намачивания

• проводится вне перколятора в мацерационных
баках;
• для намачивания используют от 50 до 100%
экстрагента по отношению к массе сырья;
• после перемешивания сырье оставляют на 4-5
часов в закрытой емкости (растворение
действующих веществ внутри клетки).

32. Стадия настаивания

• набухший материал загружают в перколятор на
ложное дно с оптимальной плотностью, чтобы в
сырье оставалось как можно меньше воздуха;
• сверху
сырье
накрывают
фильтрующим
материалом,
прижимают
перфорированным
диском и заливают экстрагентом до образования
«зеркала», высота слоя, которого над сырьем
должен быть около 30-40 мм, так чтобы
максимально вытеснить воздух;
• проводят настаивание 24-48 часов, время, в
течение которого будет достигнута равновесная
концентрация.

33. Собственно перколяция

Собственно перколяция – непрерывное прохождение
экстрагента через слой сырья и сбор перколята.
• проводится со скоростью не превышающей 1/24 или
1/48 части используемого объема перколятора за 1 час;
• насыщенная вытяжка вытесняется из растительного
материала током свежего экстрагента и создается
разность концентраций экстрагируемых веществ в
сырье и экстрагенте;
• перколирование заканчивают получением пяти или
десяти объемов (в зависимости от свойств сырья)
вытяжки по отношению к массе загруженного сырья.

34. Очистка извлечений

• проводят
отстаиванием
при
температуре не выше 10ºС до получения
прозрачной жидкости;
• после отстаивания в течение не менее 2
суток
проводят
фильтрование
декантацией (т.е. без взмучивания
осадка) и фильтруют от случайно
попавших включений.

35. Растворение густых или сухих экстрактов

• растворение в реакторе с мешалкой
рассчитанного количества сухого или
густого экстракта в спирте требуемой
концентрации;
• фильтрация полученного раствора.

36.

37. Стандартизация

В подавляющем большинстве настоек определяют
содержание действующих
веществ химическим или биологическим (настойки,
содержащие гликозиды сердечной группы и
горькие вещества) методом. Если количество
действующих веществ в настойках выше
установленного предела или большей
биологической активности, их разбавляют
прибавлением чистого экстрагента или слабо
концентрированной настойки. При содержании
действующих веществ ниже нормы их укрепляют
добавлением более концентрированной настойки.

38.

• К общим методам
испытания настоек относят: проверку
органолептических признаков, количественное
определение спирта, экстрактивных
веществ, тяжелых металлов, плотность.
• Проверка органолептических признаков.
Настойки должны быть прозрачными и
сохранять вкус и запах тех веществ, которые
содержатся в исходном лекарственном сырье.

39.

Содержание спирта в настойках определяют
одним из методов ГФ ХI:
а) дистилляционным;
б) по температуре кипения.
Плотность настоек определяют по методикам
ГФ ХI, (вып.1, с.24):
а) с помощью пикнометра;
б) ареометром (денсиметром).
Сухой остаток (экстрактивные вещества)
и тяжелые металлы в настойках определяют по
ГФ ХI.

40. Хранение настоек

Настойки должны сохраняться в хорошо закупоренных склянках
в месте защищенном от прямых солнечных лучей, при
температуре 15°С. С течением времени могут появляться осадки
и при соблюдении правил хранения –настойки «стареют». Это
связано с изменением растворимости биологически активных
веществ и образованием нерастворимых соединений, в
результате
взаимодействия
присутствующих
в настойках веществ. В осадке могут содержаться сахара,
дубильные вещества, органические кислоты, пигменты, следы
алкалоидов, гликозидов и др. настойки с осадком
отфильтровывают и вновь стандартизуют. В случае соответствия
числовых показателей требованиям ГФ их разрешается
применять.
Настойки используют для приема внутрь и как наружные
средства.