ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
8.6. ЭКСТРАКТЫ
Экстракты – (от лат. Extractum – вытяжка, извлечение) представляют собой концентрированные вытяжки различной консистенции из растительного или животного сырья.
Они могут быть классифицированы в зависимости от консистенции на
экстракты жидкие (Extracta fluida) экстракты густые (Extracta spissa) и
экстракты сухие (Extracta sicca); или от используемого экстрагента: водные
(Extracta aquosa), спиртовые (Extracta spirituosa), эфирные (Extracta aetherea),
масляные (Extracta oleosa) и полученные с помощью сжиженных газов. Кроме того, выделяют стандартизованные экстракты (Extracta standartisata) или экс-
тракты-концентраты.
8.6.1. Жидкие экстракты Жидкие экстракты – это жидкие концентрированные водно-спиртовые
извлечения из ЛРС, получаемые в соотношении 1:1. На фармацевтических предприятиях жидкие экстракты готовят по массе (из 1 кг сырья получают 1 кг жидкого экстракта). Жидкие экстракты бывают только спиртовыми.
Жидкие экстракт нашли широкое распространение в фармацевтической промышленности, т.к. имеют следующие преимущества: 1) одинаковые соотношения между действующими веществами, содержащимися в лекарственном сырье и в готовом препарате; 2) удобство в отмеривании в условиях аптек; 3) возможность получения без применения выпаривания позволяет получить жидкие экстракты, содержащие летучие вещества (эфирные масла).
К недостаткам жидких экстрактов относятся: 1) насыщенность их сопутствующими веществами, извлеченными из растительного сырья; 2) появление осадков при незначительных понижениях температуры или частичном испарении спирта; 3) необходимость в герметической укупорке и хранении при температуре 15-20°С; 4) для получения жидких экстрактов используются большие объемы экстрагента, которые затем упаривают.
Поскольку экстракты являются концентрированными извлечениями, то для максимального извлечения БАВ используют заведомо избыточное количество экстрагента, которое затем необходимо упарить до соотношения 1:1 по отношению к массе сырья. Расчет количества экстрагента (Х) проводят по формуле:
|
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ |
X = n V + m K |
(8.12) |
где n – число объемов экстрагента, необходимое для полного истощения сырья (обычно требуется от 3 до 10 объемов экстрагента и зависит от свойств и экстрагируемости сырья);
V– требуемое количество экстракта, кг m – количество ЛРС, кг
К – коэффициент спиртопоглощения сырьем, показывающий количество спирта, удерживаемое 1 г сырья.
Если метод экстрагирования не предусматривает концентрирование извлечений, то n принимается, равным 1.
В качестве экстрагента при производстве жидких экстрактов обычно используют 50-70 % этанол, реже других концентраций.
Способы получения. Жидкие экстракты получают экстракционными методами перколяции, реперколяции (в различных вариантах), ремацерации в разных модификациях, противоточным экстрагированием. Жидкие экстракты могут быть получены путем растворения сухих или густых экстрактов. Метод применяется сравнительно редко, хотя заслуживает большего внедрения в практику ввиду сокращения времени технологического процесса. Технология приготовления сводится к растворению густого или сухого экстракта в соответствующем экстрагенте с последующей очисткой и стандартизацией. Лучшие по качеству жидкие экстракты получают при использовании методов приготовления, исключающих концентрирование (упаривание) вытяжек.
Концентрирование. Извлечения, которые после экстрагирования требуют концентрирования отпусков, подвергаются сгущению при помощи вакуумвыпарных установок, описанных в разделе «Густые и сухие экстракты».
Очистка извлечений. Полученные любым из описанных выше способов, извлечения в производстве жидких экстрактов отстаивают в течение не менее 2 суток при температуре не выше 10°С до получения прозрачной жидкости. Отстаивание иногда допускается проводить в присутствии адсорбентов, что способствует лучшей очистке и большей устойчивости при хранении и транспортировке. Отстоявшуюся, прозрачную часть извлечения фильтруют через друкфильтры, фильтр ХНИХФИ, фильтр-прессы или центрифугируют. В последнюю очередь фильтруют остаток извлечений с осадком. Профильтрованные вытяжки тщательно перемешивают и проводят стандартизацию.
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Стандартизация. В жидких экстрактах содержание действующих веществ определяют инструментальными методами. Количественные показатели некоторых жидких экстрактов устанавливают по сумме экстрактивных веществ. Проводят проверку органолептических признаков, определяют содержание спирта, тяжелых металлов, а также точность дозирования, микробиологическую чистоту и плотность экстракта.
Хранение. Жидкие экстракты хранят в хорошо укупоренных флаконах при температуре 12-15°С, в защищенном от света месте.
Номенклатура наиболее часто выпускаемых жидких экстрактов приведена в таблице 8.2.
Таблица 8.2. Номенклатура жидких экстрактов и их основные показатели
|
Наименование |
|
Сырье, концен- |
Основные сведения о препарате |
|||
|
|
трация спирта |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Экстракт |
|
боярышника |
Плоды, 70% |
Флавоноиды. Кардиотоническое средство. |
|||
жидкий |
|
(Exstractum |
|
|
|||
Crataegi fluidum) |
|
|
|
|
|||
Экстракт |
водяного |
перца |
Трава, 70% |
Флавоноиды, витамин К. Кровоостанавли- |
|||
жидкий |
(E. |
Poligoni |
|
вающее средство |
|||
hydropiperis fluidum) |
|
|
|
||||
Экстракт крапивы жидкий |
Листья, 50% |
Витамины. Кровеостанавливающее средство. |
|||||
(E. Urticae fluidum) |
|
|
|
||||
Экстракт |
крушины |
жид- |
Кора, 70% |
Антрахиноновые гликозиды. Слабительное. |
|||
кий (E. Frangulae fluidum) |
|
|
|||||
Экстракт кукурузных ры- |
Рыльца куку- |
Флавоноиды, витамин К и др. Желче гонное |
|||||
лец |
жидкий |
(E. Stigmatis |
рузные, 70% |
средство. |
|||
fluidum) |
|
|
|
|
|
|
|
Экстракт пастушьей |
сум- |
Трава, 70% |
Витамины (К и др.). Кровоостанавливающее |
||||
ки |
жидкий |
(E. |
Bursae |
|
при маточных, почечных и легочных крово- |
||
pastories fluidum) |
|
|
|
течениях |
|||
Рекутан (Recutanum) |
|
Цветки ромаш- |
Азулен, эфирное масло, комплекс БАВ. Вя- |
||||
|
|
|
|
|
|
ки, 50% |
жущее, противовоспалительное, ранозажив- |
|
|
|
|
|
|
|
ляющее средство |
Экстракт родиолы жидкий |
Корни, 40% |
Фенолгликозиды. Тонизирующее средство. |
|||||
(E. Rhodiolae fluidum) |
|
|
|||||
Экстракт тимьяна жидкий |
Листья, 20% |
Эфирное масло, тимол. Муколитическое |
|||||
(E. Thymi fluidum) |
|
|
|
средство |
|||
Экстракт |
тысячелистника |
Трава, 40% |
Витамин К, эфирное масло, содержащее азу- |
||||
жидкий |
(E. |
Millefolii |
|
лены. Кровоостанавливающее средство. |
|||
fluidum) |
|
|
|
|
|
|
|
Экстракт чабреца жидкий |
Трава, 30% |
Эфирное масло, содержащее тимол и карвак- |
|||||
(E. Thymi serpilli fluidum) |
|
рол. Входит в состав отхаркивающего препа- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
рата – пертуссин. |
Экстракт |
элеутерококка |
Корневища, |
Сапонины тритерпеновые. Средство, стиму- |
||||
жидкий (E. Eleutherococci |
40% |
лирующее ЦНС. |
|||||
fluidum) |
|
|
|
|
|
|
|
Экстракт |
эхиноцеи |
пур- |
Корни и корне- |
Комплекс БАВ. Иммуностимулятор с проти- |
|||
|
|
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ |
|
|
|
пурной (E. Echinaceae |
вища, 70% |
вовоспалительным и иммуномоделирующим |
purpureae fluidum) |
|
действием. Адаптогенное средство. |
8.6.2. Густые и сухие экстракты Густые экстракты – это концентрированные извлечения из лекарствен-
ного сырья, представляющие собой вязкие массы с содержанием влаги не более 30% (согласно европейским требованиям) и 25% (согласно национального раздела ГФУ), полученные путем частичного упаривания используемого экстрагента. Они обычно не выливаются из сосуда, а растягиваются в нити, сливающиеся затем в сплошную массу.
Большинство густых экстрактов служит полупродуктами для получения различных лекарственных форм (таблеток, суппозиториев, мазей, сиропов и т.д.) и комбинированных препаратов.
К недостаткам густых экстрактов относится неудобство их использования, требующее определенных приемов отвешивания. К тому же, в сухом воздухе они подсыхают и становятся твердыми; во влажном воздухе – отсыревают и плесневеют. Поэтому они требуют герметичной упаковки.
Сухие экстракты – это концентрированные извлечения из лекарственного сырья, представляющие собой сыпучие массы с содержанием влаги не более 5%, полученные путем удалением используемого экстрагента. Их следует считать наиболее рациональным типом экстрактов. Они удобны в обращении, имеют минимально возможную массу. К недостаткам сухих экстрактов относится их высокая гигроскопичность, вследствие чего они превращаются в комкообразные массы, утрачивающие сыпучесть.
Сухие экстракты подразделяют на: 1) экстракты с лимитированным верхним пределом действующих веществ; 2) экстракты с нелимитированным верхним пределом действующих веществ.
Экстракты с лимитированным верхним пределом действующих веществ
получают из сырья, содержащего высокоактивные в биологическом отношении соединения. Такие экстракты должны содержать действующие вещества в строго определенном количестве. Этого добиваются добавлением наполнителей или смешиванием в определенных соотношениях экстрактов, содержащих действующие вещества больше и меньше нормы. В качестве наполнителей используют молочный сахар, глюкозу, декстрин картофельный и др. Наполнители чаще добавляют к высушенному продукту на стадии размола.
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Экстракты с нелимитированным верхним пределом действующих ве-
ществ получают без добавления к ним наполнителей. Такие экстракты получают из лекарственного сырья, которое не содержит сильнодействующие вещества.
Способы получения. Процесс производства густых экстрактов включает три основные стадии: 1) получение вытяжки; 2) ее очистка и 3) сгущение.
Производство сухих экстрактов может быть осуществлено по двум сх е- мам. В первом случае процесс состоит из четырех стадий: 1) получение вытяжки; 2) очистка вытяжки; 3) сгущение вытяжки; 4) высушивание сгущенной вытяжки. Во втором случае процесс производства сухих экстрактов проводится, минуя стадию сгущения, и тогда он включает три стадии: 1) получение вытяжки; 2) очистка вытяжки; 3) высушивание жидкой или слегка сгущенной вытяжки. Высушивание жидкой вытяжки может проводиться в распылительных, сублимационных (лиофильных, молекулярных) или других сушилках. Слегка сгущенную вытяжку высушивают в вакуум-вальцовых сушилках.
Получение вытяжек. В производстве густых и сухих экстрактов для п о- лучения извлечений из сырья используют различные способы: 1) ремацерацию и ее варианты; 2) перколяцию; 3) реперколяцию; 4) циркуляционное экстрагирование; 5) противоточное экстрагирование в батарее перколяторов с циркуляционным перемешиванием; 6) непрерывное противоточное экстрагирование с перемещением сырья и экстрагента; а также другие методы, включающие измельчение сырья в среде экстрагента; вихревую экстракцию; экстракцию с использованием электромагнитных колебаний, ультразвука, электрических разрядов, электроплазмолиза, электродиализа и др.
Для получения густых и сухих экстрактов возможно использование широкого ассортимента растворителей с учетом специфических свойств извлекаемых веществ, поскольку экстрагент частично или полностью удаляется. В качестве экстрагентов в производстве густых и сухих экстрактов используют воду (в некоторых случаях горячую), водные растворы аммиака, хлороформную воду, этанол различных концентраций, органические растворители, сжиженные газы, растительные и минеральные масла.
Очистка вытяжек. В зависимости от характера балластных веществ и экстрагента, применяемого при получении густых и сухих экстрактов, используются разные методы удаления балластных веществ.
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Очистка водных извлечений. При экстрагировании растительного материала водой или слабыми водно-спиртовыми растворами (20-40%) кроме действующих веществ извлекаются и такие балластные, как слизи, крахмал, сахара, пектиновые и белковые вещества, полисахариды, которые до упаривания должны быть обязательно удалены. Разлагаясь при хранении, эти примеси придают экстрактам нехарактерный запах и могут оказать нежелательное воздействие на БАВ. Для удаления балластных веществ из водных извлечений применяют следующие методы:
1.Простейшим из них является отстаивание при 8-10°С в течение 2-3 суток с последующей фильтрацией.
2.Тепловая денатурация. Для удаления белков водные извлечения кипятят при 100°С в течение 0,5-3 часов, если это позволяют действующие вещества. При этом большинство белковых веществ коагулируют, жидкость затем о т- стаивают, фильтруют. Для более полного их осаждения первичное извлечение упаривают до 1/2-1/4 объема, отстаивают 1 сутки и фильтруют или центрифугируют, после чего упаривают до готовности. Кипячение, к тому же, ведет к гидролизу полисахаридов, что осветляет раствор.
3.Адсорбция. Для интенсификации процесса отстаивания используют осветлители, такие как суспензия талька (2%), каолина (5%), бентонита, порошка целлюлозы и другие, которые адсорбируют на своей поверхности взвешенные частицы, пигменты, смолы. Укрупненные таким образом комочки быстрее оседают на дно. Для этой цели достаточно ограниченно применяется активированный уголь – он адсорбирует алкалоиды, гликозиды и другие действующие вещества и пигменты.
4.Дегидратация. Слизи, пектиновые вещества, белки и другие ВМС можно осадить из раствора с помощью спирта, т.е. провести спиртоочистку. При 60% и более содержании спирта происходит дегидратация молекул ВМС или мицелл коллоидов и выпадение их в осадок. Спирт добавляют: а) непосредственно к первичной вытяжке 2-3-х кратный объем 96% спирта (это зависит от количества извлечения, концентрации балластных веществ и их свойств); б) извлечение упаривают до 1/2 объема по отношении к массе исходного сырья, а затем добавляют 2-х кратный объем спирта по отношению к экстракту, оставляют на 5-6 дней при температуре 10°С. После отстаивания фильтрат фильтруют и упаривают.
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Этанол, метанол, ацетон вызывают разрушение гидратной оболочки вокруг белковой молекулы, способствующей устойчивости белка и препятствующей его осаждению. Если у белковых молекул отнять молекулы воды, они на ч- нут слипаться, образуя более крупные частицы, которые оседают в виде осадка.
5.Высаливание – осаждение белков и углеводов из вытяжек за счет дегидратации при добавлении солей.
6.Осаждение солями тяжелых металлов. Для удаления ВМС из вытяжек применяют растворы тяжелых металлов (ацетат свинца, гидроксид меди и др.), образующие с белками нерастворимые соединения.
7.Создание изоэлектрической точки. Аминокислоты, входящие в состав белков, в связи с наличием карбоксильной и аминной групп обладают амфотерными свойствами. Изоэлектрическая точка – значение рН среды, при котором аминокислота нейтральна. В изоэлектрической точке белковые молекулы имеют, как правило, наименьшую растворимость и склонны к ассоциации.
8.Ферментация. Для удаления полисахаридов к извлечению добавляют ферменты, катализирующие процесс гидролиза по ацетальным связям до моно-
иолигосахаридов, содержание которых допустимо в экстрактах.
9.Диализ и электродиализ. Для отделения БАВ от балластных ВМС используют разницу их размеров. Белки и другие ВМС не проникают через поры полупроницаемой мембраны, на чем основан диализ и электродиализ.
Очистка спиртовых вытяжек. Спиртовые извлечения из растительного материала, как правило, содержат смолистые вещества, пигменты – антоцианы, каротины, хлорофилл, флавоны и другие балластные вещества (воски, стерины, церин, жиры и т.п.). Для их удаления проводят замену одного экстрагента другим. Для этого вначале при обычном давлении отгоняют спирт, а затем к остатку добавляют равный объем горячей воды, либо водные суспензии талька (2%) или каолина (3%) или другой осветитель. Тщательно перемешивают и после отставания, фильтрации либо центрифугирования, отгоняют растворитель. Отгонку ведут при пониженной температуре в вакууме. Вода в данном случае добавляется
для того, чтобы еще больше снизить к онцентрацию спирта, и таким образом уменьшить растворимость смол, жиров и пр. Тальк, каолин, бентонит хорошо адсорбируют выделившиеся из раствора капельки смол, утяжеляют их и этим способствуют более быстрому осветлению раствора. От взвешенных частиц ос-
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
вобождаются фильтрацией и центрифугированием на отстойных или фильтрующих центрифугах.
Очистка хлороформных вытяжек. Для таких вытяжек (экстрагент хлороформ, четыреххлористый углерод) также применяют метод замены экстрагента, например, неполярного полярным. При этом, к упаренной вытяжке (до половинного объема по отношению к массе исходного сырья) добавляют воду в количестве, равном массе сырья. Растворимые в хлороформе (четыреххлористом углероде) хлорофилл, смолистые вещества выпадают в осадок, т.к. они не растворяются в воде. Вытяжку отстаивают, фильтруют и подвергают дальнейшей обработке.
Для удаления смол и жироподобных примесей из извлечения полностью отгоняют органический экстрагент, который заменяют водой. В воду переводят биологически активные соединения, которые необходимо выделить (алкалоиды, гликозиды), а смолы как побочный продукт отделяют фильтрованием.
Сгущение вытяжек. Очищенные вытяжки упаривают под вакуумом при температуре 50-60°С и разрежении 80-87 кПа (600-650 мм.рт.ст.) до требуемой консистенции. При сгущении спиртовых вытяжек или вытяжек после спиртоочистки вначале отгоняют спирт, не включая вакуума. Аппаратура, используемая для упаривания вытяжек в фармацевтическом производстве, имеет свои особенности. Объясняется это тем, что в вытяжке содержатся БАВ, которые при упаривании могут осаждаться на стенках выпарных аппаратов, обогреваемых паром и терять свою активность из-за высокой температуры стенок. Поэтому аппараты, в которых нет циркуляции упариваемой вытяжки или она слабая (как в выпарном кубе) в фармацевтическом производстве применяют крайне редко. Предложенные в последние годы конструкции с интенсивной циркуляцией далеко не все широко используются в заводском производстве. Так высокоэффективный центробежный роторно-пленочный аппарат «Центритерм» хотя и показал высокую производительность в промышленности не нашел применения из-за возникающих в процессе работы вибраций и большого шумового эффекта.
Для концентрирования извлечений из ЛРС используют различные схемы выпарных установок периодического и непрерывного действия. Выбор типа выпарной установки определяется масштабами производства и целевым назначением. Наибольшее применение на этой стадии, как надежные в работе, высокоэффективные, удобные в обслуживании и мало энергоемкие нашли такие
|
|
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ |
|
конструкции, как прямоточный роторный, циркуляционный вакуум-выпарной |
|||
аппарат и пенный испаритель. |
|||
Роторный прямоточный аппарат (рис. 8.27) имеет вертикальный корпус |
|||
(1) с паровой рубашкой (2). По центру корпуса расположен ротор в виде верти- |
|||
кального вращающегося вала (3) с шарнирно закрепленными на нем скребками |
|||
(4). Подлежащая упариванию вытяжка подается в верхнюю часть корпуса ротор- |
|||
ного выпарного аппарата через штуцер (5) в полость распределительного кольца |
|||
(6), из которого вытекает в виде многочисленных струек, смачивающих вра- |
|||
щающиеся скребки. Со скребков вытяжка разбрызгивается на обогреваемую ци- |
|||
линдрическую поверхность корпуса в виде тонкой пленки, из которой происхо- |
|||
|
|
дит испарение растворителя. Сгущающаяся вытяж- |
|
9 |
|
ка снимается скребками и под действием силы тя- |
|
8 |
10 |
жести стекает в нижнюю коническую камеру, из |
|
которой непрерывно отводится через штуцер (7). В |
|||
Вытяжка |
6 |
||
сепарационной камере (8) из вторичного пара от- |
|||
|
|||
|
|
||
5 |
|
деляются капли жидкости с помощью каплеотбой- |
|
|
ника (9). Образующийся вторичный пар без капель |
||
|
|
||
|
|
увлеченной жидкости поступает в верхнюю часть |
|
1 |
4 |
сепарационной камеры (8) и через патрубок (10) |
|
отводится к конденсатору. Роторный испаритель |
|||
|
|
||
|
2 |
может работать как под атмосферным давлением, |
|
|
3 |
так и под вакуумом. |
|
|
|
||
|
7 |
|
|
Рис. 8.27. Схема роторного прямоточного аппарата
Циркуляционный вакуум-выпарной аппарат фирмы «Симакс» (рис.
8.28) может работать как под вакуумом, так и под атмосферным давлением. Обычно аппарат выполняется из термостойкой боросиликатной стекломассы, что позволяет контролировать процесс, включая циркуляцию упариваемой вытяжки, конденсацию паров экстрагента, количество упаренной вытяжки и объем сконденсированного экстрагента.
В колбу-приемник (1) с помощью вакуума, создаваемого через штуцер (7), затягивают вытяжку, подлежащую упариванию. Уровень вытяжки в колбе
(1) должен достигать верхнего края спиралей калорифера (12). В калорифер подают греющий пар через патрубок (3) и отводят образующийся конденсат по
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
патрубку (2). В зоне калорифера вытяжка быстро закипает и в виде парожидкостной смеси выбрасывается через хобот (13) в колбу-расширитель (4), где интенсивно циркулирует, образуя большую поверхность испарения. Образующиеся пары поднимаются вверх и отводятся по широкой трубе (5) в холодиль- ник-конденсатор (6), где охлаждаются холодной водой. Сконденсировавшиеся пары экстрагента собираются в колбе-приемнике (8) и отводятся через штуцер (9) после снятия вакуума в установке. Не испарившаяся вытяжка из колбы (4) стекает вниз по зазору между циркуляционной трубой (10) с хоботом (13) и царгой (11) в колбу (1), из которой вновь поднимается по трубе (1 0), закипает от калорифера (12) и выбрасывается в колбу (4).
Пар |
К вакуум-линии |
|
|
Рис. 8.28. Схема вакуум-выпарного аппарата фирмы «Симакс» |
|||
Такая циркуляция упариваемой вытяжки продолжается до получения за- |
||||
данного конечного объема вытяжки, после чего сконцентрированную вытяжку и |
||||
чистый экстрагент сливают, а в установку загружают новую порцию вытяжки. |
||||
Пар |
|
|
|
Пенный испаритель (рис. 8.29) |
10 |
|
|
применяют для упаривания водных вы- |
|
8 |
|
|
||
|
4 |
3 |
тяжек, т.к. в нем не предусмотрена кон- |
|
9 |
Пар |
|
денсация вторичного пара. |
|
|
|
|
Установка состоит из рабочей ем- |
|
|
|
|
Конд. |
|
|
5 |
|
кости (1), в которую загружают исход- |
|
|
11 |
|
ную вытяжку. Вытяжка насосом (2) че- |
|
|
|
|
||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
рез патрубок (3) подается на распреде- |
|
1 |
|
Вытяжка |
7 |
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
лительное устройство (4), из которого она стекает в виде многочисленных струй на обогреваемые изнутри паром горизонтальные трубки (5) испарительной камеры (6). Закипающая вытяжка сильно вспенивается, образуя большую поверхность испарения. Для ускорения процесса выпаривания через кипящую вытяжку снизу с помощью вентилятора (7) прокачивается воздух, который, забирая влагу из вспенивающейся вытяжки, поступает в сепаратор (8).
Рис. 8.29. Схема пенного испарителя
Здесь, ударяясь о перегородку (9), воздух освобождается от капель вытяжки и обогащенный влагой выбрасывается в атмосферу через патрубок (10). Отделившиеся капли вытяжки из сепаратора (8) сливаются в рабочую емкость
(1). Циркуляция вытяжки в установке проводится до требуемой конечной концентрации. Прошедшие между трубками капли вытяжки из испарительной камеры (6) через патрубок (11) направляются в рабочую емкость (1). Аппарат высокоэффективен, малоэнергоемок, удобен в эксплуатации. Широко используется для упаривания водных извлечений в производстве плантаглюцида.
При сгущении водных извлечений целесообразно также применение многокорпусных вакуум-выпарных установок с многократным использованием тепла греющего пара, поскольку данная стадия наиболее энергоемкая и затрачивается большое количество тепла.
Перспективным направлением в технологии концентрирования извлечений, обеспечивающей максимальное сохранение в них БАВ, является применение двухфазной газожидкостной системы в замкнутом цикле, где в качестве теплоносителя используют инертный газ, а в качестве другой фазы – концентрируемый раствор. При этом создается безрешетчатая циклонно-пенная ступень концентрирования и многосекционный блок охлаждения с регулятором уровня жидкости для каждой секции позволяющая решать задачу концентрирования растительных экстрактов при минимальных энергетических затратах. Компактная двухступенчатая установка, в которой тангенциальный подвод газа к активному объему зоны концентрирования осуществляют с помощью спиральной улитки, обеспечивает формирование динамического газожидкостного слоя в условиях весьма развитой поверхности контакта фаз и пониженных диффузионных сопротивлений. Преимуществами установки являются: интенсификация процесса концентрирования; значительная поверхность контакта фаз; отсутст-
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
вие контакта раствора, подаваемого в рабочую зону с поверхностью нагрева, что позволяет исключить не только накипеобразование, но и повысить степень концентрирования извлечений; незначительные габариты установки и простота обслуживания.
Альтернативным и экономичным методом концентрирования растворов являются мембранные технологии. Процесс осуществляют через фильтрующие осмотические мембраны под давлением без воздействия высоких температур и перемешивающих механических устройств, максимально сохраняя БАВ от разрушения. Применяя полимерные мембраны с разным диаметром пор, можно достичь разделения экстрактивных веществ на фракции по размеру частиц.
Высушивание вытяжек. Для высушивания растительных извлечений используют различные типы сушильной аппаратуры. Основной классификацией сушилок для получения фитопрепаратов является их разделение по конструктивным признакам: на барабанные, туннельные (коридорные), ленточные, шахтные, распылительные, камерные и др. Почти каждая из них может изготавливаться в различных вариантах:
–по режиму работы (периодического действия или непрерывные);
–по направлению потоков (противоточные, поточные и с перекрестными токами);
–по устройству естественной или искусственной циркуляции сушильного агента;
–по организации сушильного процесса (нормальный, с подогревом внутри камеры сушки, с промежуточным подогревом, с возвратом отработанного воздуха и др.);
–по давлению в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, глубоковакуумные);
–по роду сушильного агента (воздух, инертные газы, водяной пар и др.);
–по агрегатному состоянию высушиваемого продукта (твердое, жид-
кое, пастообразное, пенообразное);
–по способу подвода теплоты (кондуктивные, радиационные, конвективные, высокочастотные);
–по способу сушки материала (контактные, конвективные и специаль-
ные).
Сушка в фитохимическом производстве осуществляется:
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
–при нагревании высушиваемых материалов теплоносителем через непроницаемую стенку, проводящую тепло (контактная сушка);
–путем непосредственного соприкосновения высушиваемых материалов с горячим газообразным теплоносителем, например, воздухом (конвектив-
ная или воздушная сушка);
–путем подвода или создания тепла инфракрасными лучами, токами высокой частоты, из замороженного состояния, в микроволновом поле и др.
(специальные способы).
Обобщая сказанное, для сушки влажных материалов в настоящее время можно использовать различные методы, отличающиеся природой теплоагентов, принципами их подачи и конструктивными деталями сушилок. Выбор типа сушильной установки определяется свойствами высушиваемого материала, масштабами производства и целевым назначением.
Высушивание очищенных вытяжек может проводиться по двум схемам:
1)без сгущения жидкой вытяжки и 2) через стадию сгущения с последующей сушкой.
В первом случае сушка вытяжек может осуществляться в распылительных сушилках (рис. 8.30). Жидкое извлечение из сборника (1) с помощью вращающегося со скоростью 5-10 тыс. об/мин диска или механической форсунки
(2) распыляется в виде мельчайших капель диаметром 10-50 мкм в сушильной камере (3). Снизу, навстречу оседающим каплям подается с помощью вентилятора (5) нагретый воздух с температурой около 150-200°С. Нагревание воздуха осуществляется в калорифере (4). Мельчайшие капли жидкости, обдуваемые со всех сторон горячим воздухом, в течение 0,01-0,04 секунды теряют влагу и осаждаются в виде порошкообразных частиц на дне камеры. При этом значительного разогрева материала не происходит благодаря большой удельной поверхности испарения, т.е. все тепло воздуха уходит на изменение агрегатного состояния влаги из капелек вытяжки. Температура высушиваемого материала не превышает 50-60°С. Сухой порошок удаляется из камеры с помощью специальных устройств (7), подается на шнек (8) и собирается в сборник (9). Отработанный воздух со значительным количеством (около 20%) высушенного материала в виде пыли поступает в систему рукавных фильтров (6), очищается и удаляется. Тканевые рукавные фильтры периодически стряхивают порошок на шнек. Полученный материал не требует дальнейшего измельчения и обладает
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
хорошей растворимостью. Поскольку процесс сушки осуществляется в течение долей секунды и перегрева материала не происходит, то его рекомендуют для термолабильных БАВ.
1 |
|
3 |
|
2 |
|
7 |
6 |
5 |
9 |
4 |
8 |
Рис.8.30. Схема распылительной сушки непрерывного действия
В последние годы разработаны более совершенные конструкции распылительных сушилок, которые отличаются коническим дном сушильной камеры, где собирается высушенный материал. Дисковые распылительные форсунки диаметром 100-400 мм имеют специальный рельеф и вращаются со скоростью до 40 тыс. об/мин. Это способствует образованию микрокапель, которые высушиваются еще быстрее. Для диспергирования жидкости используют также форсунки, работу которых обеспечивает сжатый воздух. Использование таких форсунок упрощает распыление материала, но требует отсутствия в извлечении каких-либо механических примесей. Распылительные сушилки с дисками называют сушилками Краузе, а с форсунками – сушилками системы “Siccaton”.
Подача теплоносителя (воздуха или азота) может осуществляться и сверху над распылительным устройством по типу прямотока. Такой метод менее интенсивный по сравнению с типом противотока, но способствует более мягкому режиму сушки. В настоящее время широко применяют распылительные сушилки типа РСЛ, «Ангидро» и др.
Распылительные сушилки достаточно сложные и небезопасные в использовании аппараты, поскольку при их работе может создаваться взрывоопасная ситуация. Поэтому их работу стараются автоматизировать, а в качестве сушильных агентов использовать инертные газы.
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
По первой схеме высушивание может быть осуществлено и в барабанных (вальцовых) вакуум-сушилках. В этом случае вытяжку немного упаривают (чтобы на вращающихся вальцах образовался после высушивания достаточный слой сухого экстракта) и подают между вращающимися навстречу друг другу обогреваемыми изнутри вальцами. Снятую с вальцов корочку сухого экстракта затем размалывают в мельнице.
Вальцовые сушилки состоят из одного или двух барабанов (вальцов), которые медленно вращаются в корытообразной емкости, наполненной материалом, подлежащем сушке. В середине эти барабаны пустотелые и обогреваются паром, а вальцы лишь частично погружены в материал. При вращении упаренная вытяжка налипает на горячую полированную поверхность вальцов, выравнивается тонким слоем и сушится во время его вращения. Сухой материал толщиной 0,1-1 мм срезается ножом и с помощью шнекового транспортера (или другим способом) отводится из сушилки. Для сушки подобным способом применяют одновальцовые сушилки (рис.8.31а) с диаметром вальца от 600 до 1250 мм и длиной вальца от 1400 мм до 3200 мм. Двухвальцовые сушилки (рис.8.31б) выпускают с диаметром ротора от 320 до 1350 мм и длиной от 650 до 3100 мм. Скорость вращения барабана одновальцовой сушилки типа СОА можно регулировать от 3,9 до 9,5 мин.-1, а скорость вращения роторов двухвальцовой сушилки типа СДА регулируют ступенчато: 4,2; 6,4; 8,5; 13 мин-1. Испарительная способность в вакуум-вальцовых сушилках достигает 70 кг и с- паряемой жидкости в час с 1 м2 поверхности нагрева валков, что значительно выше, чем в полочных сушилках.
Рис.8.31. Схема одновальцовой (а) и двухвальцовой (б) сушилок.
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
жидкость в емкости (7) (на схеме линии соединения и змеевик не показаны) с целью охлаждения этого рассола до необходимой температуры, которая выше температуры сублимации. Сублимационную камеру соединяют с конденсатором (4), в котором размещен змеевик или другое теплообменное устройство (5). От холодильной машины ХМ-2 в змеевик начинают подавать рассол с температурой ниже, чем температура замороженного материала (температуры сублимации). Включают вакуум-насос (6) и создают глубокий вакуум в конденсаторе и в сублимационной камере (15…150 Па).
Рассол из емкости (7) насосом (8) начинают прокачивать через плиты. Поскольку температура рассола выше температуры замороженного материала, к материалу поступает тепло, которое необходимо для сублимации льда; температура льда при этом не изменяется. Охлажденный рассол возвращается в емкость (7), где его подогревают трубчатыми электронагревателями (9). Водяной пар из сублиматора поступает в конденсатор (4). Поскольку температура в конденсаторе ниже температуры в сублиматоре, то водяной пар создает на поверхности теплообменного устройства (5) слой льда. После окончания процесса сушки температуру рассола, который циркулирует через емкость (7), поднимают. Выключают вакуум-насос, холодильную машину ХМ-2. Затем через змеевик (5) с помощью насоса (8) прокачивают теплый рассол и размораживают слой льда на поверхности змеевика (5). Воду из конденсатора сливают. Из сублимационной камеры выгружают высушенный материал, а установку готовят к следующему технологическому циклу.
Ведущими производителями Германии, Италии, Японии, США, Китая и др. созданы новейшие конструкции лиофильных сушилок, которые оснащены автоматическими системами загрузки и разгрузки продукта, системой охлаждения жидким азотом, системой CIP, устройством для определения точки эвтектики, автоматической системой контроля технологических параметров.
По второй технологии высушивание проводят в вакуум-сушильных шкафах. Сгущенную вытяжку в виде тонкого слоя (0,5-0,8 см) помещают на противни и проводят сушку при температуре 50-60 0С и давлении 80-87 кПа (600-650 мм.рт.ст.), т.е. при вакууме. В результате получают очень рыхлую легкую массу в виде коржей, которые размалывают на мельнице. В полочных сушилках теплообмен осуществляется через слой экстракта, поэтому высушиваемый материал длительно подвергается воздействию высокой температуры и в
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
нижних слоях подвержен перегреву, что отражается на качестве сухих экстрактов. К недостаткам указанных сушилок также относится необходимость герметизации конструкции и относительная малая производительность.
Перспективным является использование вибрационных полифункциональных аппаратов, позволяющих проводить в едином рабочем объеме следующие технологические процессы: растворение, кристаллизацию, упаривание, фильтрацию, очистку экстрактов от остатков растворителя, кондуктивную сушку и измельчение в виброкипящем слое. Основными преимуществами данных аппаратов являются: отсутствие газового теплоносителя и перемешивающих устройств в рабочем объеме, минимальная потеря продукта за счет полной герметичности рабочего объема, сокращение времени технологического процесса, экологическая чистота, невысокие энергозатраты.
Стандартизация. Стандартизацию густых и сухих экстрактов проводят по органолептическим показателям, количественному содержанию действующих веществ, определяют тяжелые металлы, сухой остаток и микробиологическую чистоту. Также определяют потерю массы при высушивании, в густых экстрактах этот показатель должен составлять не более 25 или 30%; в сухих – не более 5%. Если указано в отдельных статьях, проводят определение остаточного содержания экстрагента, который использовался для приготовления экстракта. Если экстракт используется как готовый продукт, дополнительно определяют точность дозирования.
Хранение. Густые экстракты хранят в герметически укупоренной таре, не допускающей подсыхания, в защищенном от света месте. Сухие экстракты, отличающиеся большой гигроскопичностью, необходимо хранить в мелкоемких широкогорлых банках, герметически укупоренных, емкостью не более 100 г, в защищенном от света месте.
Номенклатура наиболее часто выпускаемых густых и сухих экстрактов приведена в таблице 8.3.
Таблица 8.3. Номенклатура густых и сухих экстрактов и их основные показатели
Наименование |
Сырье и экстрагент |
Основные сведения о препарате |
Густые экстракты
ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
лекарственного растительного сырья, используемые для быстрого приготовления водных извлечений. Различают жидкие концентраты, которые готовят в соотношении 1:2 и сухие концентраты, в которых соотношение 1:1. Это означает, что из 1 части по массе растительного материала получают две объемные части жидкого концентрата или 1 часть по массе сухого концентрата. При получении экстрактов в качестве экстрагента используют этанол низких концентраций (от 20 до 40%). Это объясняется стремлением приблизить концентраты по составу экстрагируемых веществ к аптечным водным извлечениям. Верхний предел концентрации этанола используют для консервации извлечений.
Технология получения жидких концентратов предусматривает те же основные стадии, что и при получении жидких экстрактов, а именно: получение вытяжки из лекарственного растительного сырья, очистка вытяжки. Для получения вытяжки чаще используют методы, в которых не применяют выпаривание (количество конечного продукта при этом будет выше). Очистка вытяжек сводится к отстаиванию и фильтрованию отстоявшейся вытяжки. Стандартизуют жидкие концентраты по тем же показателям, что и жидкие экстракты (содержание действующих веществ, содержание экстрактивных веществ (сухой остаток), содержание спирта или плотность, содержание тяжелых металлов).
Промышленностью выпускаются жидкие экстракты-концентраты (1:2) горицвета, термопсиса, валерианы, алтея, пустырника и др.
Сухие концентраты отличаются от обычных сухих экстрактов тем, что содержание действующих веществ в них равно содержанию в исходном сырье, т.е. 1:1 (только для сухого концентрата ландыша оно равно половинному количеству 1:2). Следовательно, для приготовления настоев и отваров из сухих концентратов вместо прописанного по рецепту количества лекарственного сырья берут одинаковое по массе количество сухого концентрата и растворяют в рассчитанном объеме воды. Сухие концентраты или «концентрированные сухие настои и отвары» в зарубежной фармацевтической литературе больше известны под названием «абстракты». Одна часть абстракта может отвечать одной (1:1) или 0,5 (1:2) части исходного лекарственного растительного сырья.
Сухие концентраты получают аналогично сухим экстрактам. Получение вытяжки проводят до полного истощения сырья, используя чаще высокоэффективные методы (для алтейного корня применяют мацерацию). Для очистки вытяжек применяют отстаивание и последующее фильтрование. Высушивание