Контрольная работа по "Фармацевтической технологии"

В соответствии с теорией  П.А. Ребиндера работа, затрачиваемая на измельчение, в общем случае является суммой двух слагаемых:

где σ — удельная энергия, отнесенная к единице поверхностности тела;

ΔF — поверхность тела, образующаяся при разрушении;

k — удельная работа упругой и пластической деформаций, отнесенная к единице объема твердого тела;

ΔV — объем тела, подвергшегося деформации.

Первый член указанного выражения  представляет собой энергию, затрачиваемую  на образование новых поверхностей при разрушении тела.

Второе слагаемое уравнения  выражает энергию деформации.

Таким образом, работа измельчения  пропорциональна как вновь образованной поверхности, так и объему измельчаемого  материала. Это синтетическое решение  вопроса верно, по-видимому, и потому, что разрушение тела происходит не за один прием, а за несколько приемов. Очевидно, что в начальную стадию дробления, т.е. при крупном дроблении, основная работа затрачивается на деформацию тела; новых поверхностей образуется немного и, следовательно, второе слагаемое имеет малое численное значение.

Расход энергии  при измельчении возрастает с  уменьшением размера частиц. В  связи с этим во избежание непроизводительных затрат крайне важно, чтобы при организации процесса был заранее известен ожидаемый размер частиц после дробления. «Не дробить ничего лишнего» — таково основное правило дробления.

С целью уменьшения расхода энергии в ряде случаев  целесообразно периодически удалять  достаточно измельченные частицы из зоны помола.

Фактический расход энергии на измельчение  определяется экспериментальным путем  с учетом свойств материала и степени измельчения.

 

Дезинтегратор представляет собой ударную мельницу, состоящую из двух роторов, вращающихся навстречу друг другу. Штифты на роторах расположены по концентрическим окружностям. Каждый ряд штифтов одного ротора входит между двумя рядами штифтов другого. Роторы вращаются со скоростью около 1200 об/мин. Измельчаемый материал загружается через воронку 5 и тонко измельчается ударами штифтов и дисков.

 

 

 

 

Выгрузка осуществляется через решетку 6, сквозь отверстия последней могут проходить только куски определенного размера.

Концы штифтов-пальцев  каждого кольцевого ряда для жесткости  соединены между собой кольцами 7, изготовленными из полосовой стали. Роторы заключены в кожух. Для замены довольно быстроизнашивающихся пальцев предусмотрена специальная конструкция нала на выдвигающейся стойке. Материал, поступающий внутрь ротора на измельчение, попадает на внутренний ряд пальцев, откуда под действием силы удара и центробежной силы отбрасывается на следующий ряд пальцев второго ротора, вращающегося в противоположном направлении, который отбрасывает куски материала на последующий ряд пальцев и т.д.

С продвижением материала  от центра к периферии сила удара  возрастает, так как увеличивается  скорость вращения пальцев.

Производительность и  степень измельчения таких мельниц  зависит от количества рядов пальцев  и от числа оборотов ротора —  с увеличением числа оборотов увеличивается степень измельчения, но уменьшается производительность, так как затрудняется прохождение  материала через ряды пальцев. Размеры  кусков исходного материала не должны быть больше 25-35 мм и влажность не должна превышать 8-11 %. Степень измельчения i в дезинтеграторах обычно не превышает 10, производительность интеграторов - 0,5-18 т/ч.

Дисмембратор в отличие от дезинтегратора имеет один вращающийся ротор, второй — неподвижен, его роль выполняет крышка мельницы. В фармацевтической технологии мельницы ударного действия используются для измельчения материалов невысокой прочности, а также вязких и волокнистых растительных материалов с повышенной влажностью (до 10 %).

Положительные стороны ударных мельниц:

1. простота устройства и их компактность;
2. высокая производительность и степень измельчения;

3. надежность в работе.

Недостатки:

1. повышенный износ штифтов;
2. большое пылеобразование;
3. большой расход энергии.

 

 

2. Сравнительная характеристика методов мацерации и перколяции. Аппаратура.

При изготовлении настоек  из одной весовой части растительного  сырья получают 5 объемных частей готового продукта; из сильнодействующего сырья  — 10 частей. В отдельных случаях, настойки готовят (1:10) из сырья, не содержащего  сильнодействующих веществ (настойка арники, календулы, боярышника) и в  других соотношениях.

Настойки могут быть простыми, получаемыми из одного вида сырья, и  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.

Для приготовления настоек  используют способы:

— мацерация и ее разновидности;

— перколяция;

— растворение густых и  сухих экстрактов.

Мацерация	Перколяция
(от лат. maceratio — вымачивание) Мацерация – настаивание растительного материала с целью извлечения растворимых в экстрагенте веществ.	(от лат. percolatio — процеживание через...), т. е. процеживание экстрагента через растительный материал с целью извлечения растворимых в экстрагенте в-в.
Измельченное сырье с  предписанным количеством экстрагента загружают в мацерационный бак и настаивают при температуре 15—20°С, периодически перемешивая. Если специально не оговорены сроки, то настаивание проводят в течение 7 сут. После чего вытяжку сливают, остаток отжимают, отжатую вытяжку промывают небольшим количеством экстрагента, снова отжимают, отжатую вытяжку добавляют к слитой первоначально, после чего объединенную вытяжку доводят экстрагентом до требуемого объема. Данный метод малоэффективен — протекает медленно, сырье полностью  не истощается. С целью интенсификации экстрагирования материала процесс проводят с использованием дробной мацерации (ремацерации), мацерации с принудительной циркуляцией экстрагента, вихревой экстракции (турбоэкстракции), ультразвука и др. Рацемацерация, или дробная мацерация с делением иа части экстрагента, или сырья и экстрагента. Общее количество экстрагента делят на 3—4 части и последовательно настаивают сырье с первой частью экстрагента, затем со второй, третьей и четвертой, каждый раз сливая вытяжку. Время настаивания зависит от свойств растительного материала. Такое проведение процесса экстрагирования позволяет при меньших затратах времени полнее истощить сырье, так как постоянно поддерживается высокая разность концентраций в сырье и экстрагенте. Мацерация с принудительной циркуляцией  экстрагента. Проводится в мацерационном баке. При этом время настаивания сокращается в несколько раз. С принудительной циркуляцией экстрагента проводят также дробную мацерацию. В данном случае достигается более полное истощение сырья при том же расходе экстрагента. Вихревая экстракция, или  турбоэкстракция, основана на вихревом, очень интенсивном перемешивании сырья и экстрагента при одновременном измельчении сырья. Турбинная мешалка вращается со скоростью 8000—13 ООО об/мин. Время экстракции сокращается до 10 мин, настойки получаются стандартными. Ультразвуковая  экстракция. Для интенсификации мацерационного процесса эффективно применение ультразвуковых колебаний. При этом ускоряется экстрагирование и достигается полнота извлечения действующих веществ. Источник ультразвука помещают в обрабатываемую среду или крепят к корпусу мацерационного бака в месте, заполненном экстрагентом и сырьем. Наибольший эффект от воздействия ультразвука проявляется тогда, когда клетка экстрагируемого материала хорошо пропитана проводящим ультразвук экстрагентом. Возникающие ультразвуковые волны создают знакопеременное давление, кавитацию и «звуковой ветер». В результате ускоряется пропитка материала и растворение содержимого клетки, увеличивается скорость обтекания частиц сырья, в пограничном диффузионном слое экстрагента возникают турбулентные и вихревые потоки. Молекулярная диффузия внутри клеток материала и в диффузионном слое сменяется на конвективную, что приводит к интенсификации массообмена. Возникновение кавитации вызывает разрушение клеток. При этом экстрагирование ускоряется за счет вымывания экстрактивных веществ из разрушенных клеток и ткани. При озвучивании вытяжку можно получить в течение нескольких минут. К другим видам динамизации мацерации относятся: размол сырья в среде экстрагента, например в шаровой мельнице; ремацерация, сопровождающаяся прессованием на гидравлических прессах или вальцах. В последнем случае процесс повторяется до достижения равновесных концентраций. Метод позволяет сократить потери действующих веществ и экстрагента, так как в шроте остается небольшой объем вытяжки. В готовой настойке содержится высокое количество экстрактивных веществ.	Метод перколяции включает три последовательно протекающие стадии: намачивание сырья (набухание сырья), настаивание, собственно перколяция. Первая стадия перколяции соответствует мацерации. Намачивание (набухание) проводится вне перколятора. Чаще для этого используют мацерационные баки или другие емкости, из которых удобно выгружать замоченное сырье. Для намачивания используют от 50 до 100% экстрагента по отношению к массе сырья. После перемешивания сырье оставляют на 4 — 5 ч в закрытой емкости. За это время экстрагент проникает между частичками растительного материала и внутрь клеток, сырье набухает, увеличиваясь в объеме. При этом происходит растворение действующих веществ внутри клетки. В производственных условиях намачивание может быть совмещено  с настаиванием, но если сырье способно сильно набухать, стадию намачивания  обязательно проводят в отдельной  емкости, так как вследствие большого увеличения объема материала в перколяторе  оно может сильно спрессовываться  и вообще не пропустить экстрагент. Настаивание — вторая стадия процесса перколяции. Набухший или сухой материал загружают в перколятор на ложное дно с оптимальной плотностью, чтобы в сырье оставалось как можно меньше воздуха. Сверху накрывают фильтрующим материалом, прижимают перфорированным диском и заливают экстрагентом так, чтобы максимально вытеснить воздух. Возможна загрузка материала в мешок из фильтрующего материала, заполняющего весь объем перколятора. В верхней части мешок завязывают и кладут груз. Сырье заливают экстрагентом до образования «зеркала», высота слоя которого над сырьем должна быть около 30—40 мм, и проводят настаивание 24—48 ч, в течение которых будет достигнута равновесная концентрация. Для многих видов сырья время настаивания может быть сокращено. Собственно  перколяция — непрерывное прохождение экстрагента через слой сырья и сбор перколята. При этом слив перколята и одновременная подача сверху экстрагента проводится со скоростью, не превышающей 1/24 или 1/48 (для крупных производств) части используемого объема перколятора за 1 ч. При этом насыщенная вытяжка вытесняется из растительного материала током свежего экстрагента и создается разность концентраций экстрагируемых веществ в сырье и экстрагенте. Скорость перколяции должна быть такой, чтобы успевала произойти диффузия экстрагируемых веществ в вытяжку. При приготовлении настоек перколирование заканчивают получением пяти или десяти объемов (в зависимости от свойств сырья) вытяжки по отношению к массе загруженного сырья. При получении настоек  в промышленности с целью максимальной интенсификации экстрагирования в  процесс перколяции вносят изменения. Часто вместо типичного перколирования используют настаивание, циркуляцию и их сочетание. В одном из вариантов перколяции первую, достаточно концентрированную вытяжку, сливают отдельно, целиком спуская ее из перколятора. Затем перколятор заполняют свежим экстраген-том, который после настаивания в течение 3—6 ч сливают полностью. Полученную вторую вытяжку присоединяют к первой, а с сырьем проводят еще 1 —2 подобные операции, пока не соберут требуемое количество вытяжки. В другом случае в процессе настаивания проводят циркуляцию экстрагента в перколяторе-экстракторе с помощью насоса, который подает вытяжку из нижней части в верхнюю. Такая циркуляция экстрагента проводится до равновесной концентрации. Время настаивания сокращается многократно. Далее проводят перколирование путем вытеснения чистым экстрагентом так, как описано в стадии «собственно перколяция». Полученные извлечения представляют собой мутные жидкости, содержащие значительное количество взвешенных частиц. Очистку извлечений проводят отстаиванием при темп-ре не выше 10°С до получения прозрачной жидкости. При этой температуре уменьшается растворимость экстрагированных веществ и поэтому в дальнейшем, в процессе хранения настоек при темп-ре 15°С, вероятность появления осадка невелика. После отстаивания в течение не менее 2-х суток проводят фильтрование декантацией (т. е. без взмучивания осадка) и фильтруют от случайно попавших включений. Для фильтрации применяют фильтр-прессы, друк-фильтры, центрифуги. Нутч-фильтры использовать не рекоменду-ется из-за возможной потери экстрагента. Завершающей стадией процесса получения препаратов из сырья с клеточной структурой является рекуперация экстра-гента из шрота, т. е. отработанного сырья.
Проводится в мацерационном баке 1, с ложным (перфорированным) дном 2, на которое укладывают фильтрующий материал 3. Экстрагент, отделенный от сырья ложным дном, с помощью насоса 4 прокачивается через сырье до достижения равновесной концентрации.	Процесс проводится в емкостях различной конструкции, называемых перколяторами-экстракторами. Они могут быть цилиндрической а, в или конической б формы, с паровой рубашкой в или без нее, опрокидывающиеся и саморазгружающие-ся, изготовленные из нержавеющей стали, алюминия, луженой 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.
Раньше метод мацерации, или настаивания, был широко распространен  для получения настоек. В настоящее  время его применение постепенно сокращается, потому что при экстрагировании  этим методом трудно достигнуть полноты  извлечения лекарственных веществ  из растительного материала.

 

3. Лекарственные препараты из животного сырья. Классификация, особенности технологии. Технология и лекарственные формы инсулина.

Органопрепараты — это  лекарства, получаемые из органов и  тканей животных. Действующими веществами органопрепаратов являются продукты физиологического обмена, содержащиеся или накапливающиеся в тканях, органах, биологических жидкостях (ферменты, гормоны, витамины и другие вещества). Производство органопрепаратов осуществляется на эндокринных заводах.

В зависимости от технологии все органопрепараты разделяют на следующие группы:

1. Высушенные железы и ткани. Содержат почти полностью комплекс веществ (действующих, сопутствующих и балластных) исходного животного сырья. Выпускаются главным образом в форме порошков и таблеток.
2. Экстракционные препараты. Представляют собой вытяжки действующих веществ, получаемые в результате обработки сырья какими-либо растворителями (экстрагентами). При таком способе получения экстракт освобождается от большинства сопутствующих и балластных веществ. Выпускаются экстракты как в сухом (порошки, таблетки), так и в жидком виде (для внутреннего применения).

3. Максимально очищенные органопрепараты. Чистые индивидуальные лекарственные вещества из животного сырья, получаемые способами глубокой очистки (экстракция с последующим разделением сырца методами адсорбции на ионообменных смолах, экстракцией «жидкость/жидкость» и другими способами). Выпускаются главным образом в виде инъекционных лекарств.

По степени очистки  органопрепараты подразделяются на две подгруппы — глубоко очищенные  и препараты индивидуальных веществ.

Глубоко очищенные препараты  представляют собой органопрепараты экстракционного типа, в которых первичный экстракт — сырец — глубоко очищен от балластных и сопутствующих веществ и является совокупностью действующих веществ. Характерное отличие этих препаратов от перечисленных выше — возможность их инъекционного введения.

 

Технология органопрепаратов

Сырье. Для производства органопрепаратов сырье получают в основном с боен. Изъятие необходимых органов, тканей, биологических жидкостей осуществляется немедленно после забоя от здоровых, нормально развитых животных под строгим ветеринарным контролем.

Свежие органы и ткани содержат значительное количество воды (от 50 до 80 %), балластных белков, липидов, минеральных веществ, продуктов клеточного обмена. Поскольку животное сырье неустойчиво при хранении и транспортировке, его по возможности быстро подвергают консервированию. Консервирование осуществляют тремя способами: 1) погружением в спирт или ацетон (при этом сырье одновременно обезвоживается и частично обезжиривается); 2) засаливанием с помощью сухого натрия хлорида или его концентрированного раствора; 3) замораживанием при температуре -30-40⁰С в скороморозильных камерах (оптимальный и наиболее распространенный способ сохранения сырья и содержащихся в нем лекарственных веществ). В таком виде легкопортящееся сырье можно транспортировать в специальных рефрижераторах и хранить при температуре -15-18⁰С и относительной влажности (90-95%) в течение года.

 

Предварительная обработка сырья. Сырье, поступившее на эндокринный завод и предназначенное для получения органопрепаратов, подвергают следующей обязательной предварительной обработке. Сырье, поступающее на переработку обычно в замороженном виде, размораживают, очищают от примесей (загрязнений, крови) споласкиванием в воде, освобождают от остатков посторонних тканей (жир, мясо и т. п.) преимущественно вручную при помощи ножа или ножниц и измельчают на механизированных мясорубках-волчках, превращая в фарш.

Измельчение. Для улучшения условий экстрагирования и другой дальнейшей обработки животное сырье должно быть измельчено. Вследствие содержания значительного количества воды (более 50%) оно представляет собой упругий материал, содержащий много волокнистых тканей. Для обработки его требуются особые измельчительные машины — мясорубки типа «волчков». Измельчение сырья производится в состоянии неполного размораживания, в котором сырье сохраняет некоторую хрупкость и измельчается легче и полнее.

Обезжиривание. Измельченное сырье подвергают обезжириванию, поскольку содержащийся в нем жир может прогоркнуть и сделать сырье непригодным для получения лекарств. Обезжиривания достигают с помощью органических растворителей, хорошо растворяющих жир на холоду (ацетон, бензин, петролейный эфир и др.), в циркуляционных аппаратах типа Сокслет. В отдельных случаях обезжиривают не сырье, а вытяжки из него. После обезжиривания извлекатель удаляют из сырья в перегонных аппаратах или вакуум-сушильных установках.

Экстрагирование представляет собой способ получения экстракционных препаратов и вытяжки-сырца при производстве максимально очищенных органопрепаратов. Экстракцию сырья производят главным образом методом мацерации в аппаратах, снабженных мешалками.

При получении органопрепаратов типа экстрактов вытяжку подвергают последующему фильтрованию и отстаиванию. При получении максимально очищенных  препаратов вытяжка-сырец подлежит дальнейшей сложной очистке и  разделению.

Дальнейшая специальная  обработка сырья проводится в зависимости от типа получаемого препарата.

Технология препаратов, представляющих собой высушенные, обезжиренные и измельченные органы животных

При получении препаратов этой группы (тиреоидин, адиурекрин) сырье немедленно сушат в вакуум-сушилке при температуре, не превышающей 50⁰С, тонким слоем намазывая фарш на стекло или эмалированные противни. После бережного высушивания материал обезжиривают, экстрагируя в аппаратах «Сокслета» органическими растворителями с низкой температурой кипения, хорошо извлекающими жиры и не разрушающими биологически активные вещества. Остатки растворителя удаляют из сырья просушиванием в вакуум-сушилках или на воздухе в вытяжном шкафу. Сухой обезжиренный материал превращают в порошок в фарфоровых шаровых мельницах. Выпускают препараты в виде порошка или таблеток.

Технология  экстракционных органопрепаратов для  внутреннего применения

Получают экстракцией  измельченных тканей (органов, желез) животных соответствующими растворителями: водными растворами кислот (хлороводородной, уксусной), этанолом, обычно со строго определенным значением рН и др. Так как исходное измельченное сырье чаще всего представляет собой вязкую массу, экстракцию проводят, как правило, методом одно-, двух- или многократной мацерации в реакторах, снабженных мешалками. Продолжительность экстракции — от нескольких часов до нескольких суток. Экстракт отделяют процеживанием через плотные ткани (бельтинг), центрифугированием или прессованием. Очистку извлечений от жиров и балластных белков проводят длительным отстаиванием (до 7 сут) при охлаждении (температура составляет 0 — 4 — 8 °С) с последующим фильтрованием. При получении сухих препаратов извлечения сгущают в вакуум-выпарных аппаратах и высушивают в вакуум-сушильном шкафу. При получении сухих ферментных препаратов концентрирования экстракта во избежание инактивации действующих веществ достигают не выпариванием, а осаждением фермента органическим растворителем (при получении панкреатина) или высаливанием (при получении пепсина). Выпускают препараты в виде порошка (пепсин), таблеток (панкреатин, пантокрин, рантарин) и жидких спиртовых экстрактов (пантокрин).

 

Технология  органопрепаратов для парентерального  введения

Органопрепараты для инъекций представляют собой стерильные, очищенные от балластных веществ экстракты из животного сырья (питуитрин, витогепат) и препараты, изготовленные на основе индивидуальных биологически активных веществ (гормонов, ферментов). Процесс изготовления органопрепаратов для инъекций на первых стадиях протекает так же, как и изготовление препаратов для внутреннего употребления. Экстракцию подготовленного сырья проводят, как правило, методами мацерации, используя растворители: водные растворы кислот, этанол, ацетон со строго определенными значениями рН и др., обеспечивающие максимально возможный выход биологически активных веществ. При разработке схем производства этой группы препаратов особое внимание уделяют подбору оптимальных параметров процесса (значение pН среды, температурный режим, продолжительность цикла, правильный подбор оборудования н др.).

Особенностью технологии парентеральных органопрепаратов является глубокая, максимальная очистка экстрактов от балластных веществ. Для освобождения от жира водные экстракты обрабатывают органическими растворителями (бензин, эфир и др.). Иногда жиры из водного экстракта удаляются в виде застывшей на поверхности корки после продолжительного отстаивания на холоду. Грубая очистка, позволяющая освободиться от основной массы балластных белков, достигается отстаиванием извлечений при охлаждении, высаливанием, термофракционированием, кислотно-щелочной обработкой (фракционирование). Освобождение извлечений от низкомолекулярных биологических примесей и веществ, используемых при грубой очистке (соли, кислоты, щелочи, органические жидкости), осуществляется диализом или электроднализом и ультрафильтрацией. При выделении индивидуальных биологически активных веществ (гормоны, ферменты) широко используют различные методы хроматографии: ионообменную, адсорбционную, гель-хроматографию (проникающую), афинную (лигандную).