Производство жидких экстрактов

1.4.1 Экстракция с применением  роторно-пульсационных аппаратов  (РПА).

Этот способ основан  на многократной циркуляции сырья и  экстрагента, подаваемых в экстрактор с помощью РПА. Устройство роторно-пульсационного аппарата подробно рассмотрено в  учебнике под ред. Иванова. Мы же отметим  особенности его использования  при проведении процесса экстрагирования.

При работе РПА происходит механическое измельчение частиц, возникает  интенсивная турбулизация и пульсация  обрабатываемой смеси. В технологической схеме РПА устанавливают ниже днища экстрактора. Сырье загружают на ложное дно экстрактора и заливают экстрагентом. Жидкая фаза поступает в РПА через штуцеры, а сырье - с помощью шнека. Из РПА смесь измельченного материала и экстрагента (т. е. пульпа) поднимается вверх и через штуцер поступает в экстрактор с мешалкой. Процесс повторяется до получения концентрированного извлечения (до равновесной концентрации). При этом происходит одновременно экстрагирование и измельчение. В качестве экстрагентов используют дихлорэтан, хлористый метилен, минеральные и растительные масла. Применение РПА эффективно при получении масла облепихи, настоек календулы и валерианы, танина из листьев скумпии, каротиноидов и оксиметилентетраминов из плодов шиповника, оксиантрахинонов из коры крушины ломкой и др.[6]

1.4.2 Экстрагирование с использованием  электрогидравлического  эффекта.

Преимущество электрогидравлического эффекта по сравнению с любым  из перечисленных методов заключается  в большой надежности и воспроизводимости  процесса, возможности его автоматизации.

В магнитоимпульсном  экстракторе под действием и  с частотой изменения электромагнитного поля колеблется подвижная электропроводная мембрана передающая импульсное движение экстрагенту. В результате ее колебательного движения образуется плоский импульс знакопеременного давления, который и способствует экстракции – в экстрагенте возникает кавитация.

Схема магнитоимпульсного аппарата, работающего на разрыв жидкости.

1-металлический диск; 2-индуктор; 3-штанга; 4-поршень; 5-рабочая камера.

В магнитоимпульсном  аппарате амплитудные колебания  передаются через диск 1, лежащий  на индикаторе 2, соединенном с помощью  прочной штанги 3 с поршнем 4. Поршень  движется в рабочей камере экстрактора, наполненного под нижнюю плоскость  поршня экстрагентом ("зеркало" в перколяторе). При подаче импульса в индикатор наведенное электромагнитное поле выталкивает диск 1, который через штангу 3 поднимает поршня. Происходит множественный разрыв жидкой среды, повторяющиеся с частотой подачи электроимпульса в катушку индикатора.

К физическим способам воздействия  на процесс экстракции можно отнести  и импульсную обработку лекарственного сырья, в частности электроимпульсный  метод экстракции.

Устройство электроплазмолизатора  импульсного.

При пробое жидкости специально сформированным высоковольтным импульсным разрядом в её толще возникают  сверхвысокие ударные гидравлические давления порядка 1х108-1х1010 атм., и мощные кавитационные процессы. Этот метод позволяет создавать мощные гидравлические удары с заданной частотой – от долей Гц до нескольких десятков кГц. Продолжительность каждого удара – несколько сотых 50-100 мкс долей секунды КПД преобразования электроэнергии в этих установках более 90%.

Этот метод перспективен, хотя и не лишен таких недостатков, как возможность механокрекинга молекул, большая шумность за счет гидравлических ударов при пробое, себестоимость  продукта выше, чем в случае метода мацерации.

1.4.3 Ультразвуковая экстракция.

Ускоряет процесс экстрагирования  из сырья, обеспечивая более полное извлечение действующих веществ. Источник ультразвука закрепляют на корпусе  экстрактора-перколятора с наружной его стороны. Возникающие ультразвуковые волны создают знакопеременное давление, кавитацию и звуковой ветер. В результате быстрее происходит набухание материала и растворение содержимого клетки, увеличивается скорость обтекания частиц сырья, в пограничном диффузионном слое возникают турбулентные и вихревые потоки. Молекулярная диффузия внутри частиц материала и в пограничном диффузионном слое практически заменяется конвективной, что приводит к интенсификации массообмена. В результате кавитации происходит разрушение клеточных структур, что ускоряет процесс перехода действующих веществ в экстрагент за счет их вымывания. Применение ультразвука позволяет получить вытяжку за несколько минут. Эффективность использования ультразвука зависит параметров процесса: интенсивности и экспозиции озвучивания, выбора экстрагента, соотношения сырья и экстрагента и др. Наиболее оптимальная температура при озвучивании не выше 30-60°С, во избежание образования пузырьков воздуха, гасящих ультразвуковые волны. В качестве экстрагента предпочтительны спиртоводные смеси с высокой концентрацией этанола, который ингибирует окислительно-восстановительные процессы, имеющие место в ультразвуковом поле. Для многих видов сырья оптимальная интенсивность ультразвука (с частотами 2•10⁴ - 2•10⁸ с^-1) находится в интервале 1,5-2,3•10⁴ Вт/м².

К недостаткам ультразвуковой обработки можно отнести неблагоприятное воздействие на обслуживающий персонал. Кроме того, ультразвуковые колебания вызывают: кавитацию, ионизацию молекул, изменение свойств биологически активных веществ, понижая или усиливая их терапевтическую активность. Поэтому применение его требует обстоятельного исследования.[7]

1.4.4 Экстрагирование с помощью  электроплазмолиза, электродиализа.

Применение электроимпульсных  разрядов позволяет ускорить экстрагирование  из сырья с клеточной структурой. Для этого применяется импульсный электроплазмолизатор.

Внутри экстрактора 1 с обрабатываемым сырьем помещают электроды 2, к которым подают импульсный ток высокой или ультравысокой частоты. Под воздействием электрического заряда в экстрагируемой смеси возникают волны, создающие высокое импульсное давление. В результате происходит интенсивное перемешивание обрабатываемой смеси, истончается или полностью исчезает диффузионный пограничный слой и увеличивается конвективная диффузия. Возникновение ударных волн способствует проникновению экстрагента внутрь клетки, что ускоряет внутриклеточную диффузию. Из-за искрового разряда в жидкости образуются плазменные кадерны, которые, расширяясь, достигают максимального объема и захлопываются. При этом за короткий промежуток времени в малом пространстве выделяется большое количество энергии и происходит микровзрыв, разрывающий клеточные структуры растительного материала. Извлечение ускоряется за счет вымывания биологически активных веществ из разрушенных клеток. Кроме того, образующиеся полости постоянно пульсируют, вызывая увеличение скорости движения экстрагента около частиц сырья и увеличивая скорость экстрагирования за счет возрастания коэффициента конвективной диффузии.

В процессе импульсной обработки  экстрагируемого материала с помощью высоковольтных разрядов электрическая энергия преобразуется в энергию колебательного движения жидкости, что сокращает время экстрагирования и повышает выход биологически активных веществ, эффективность экстрагирования в единицу времени и др.[6]

Электроплазмолиз  – обработка сырья электрическим током низкой и высокой частоты, в результате которой происходит плазмолиз протоплазмы. Сущность метода заключается в разрушающем воздействии тока на белково-липидные мембраны растительных тканей с сохранением целостности клеточных оболочек. Электроплазмолиз дает наибольший эффект при получении препаратов из свежего сырья растительного и животного происхождения. При этом получаемые вытяжки обогащены действующими веществами и содержат лишь небольшое количество сопутствующих веществ. Электроплазмолизатор с подвижными электродами-вальцами имеет два горизонтальных электрода, вращающихся навстречу друг другу, к которым подводится электрический ток напряжением 220 В. Свежее сырье поступает в зазор между вальцами из бункера, сок собирается в приемник. Выход сока увеличивается на 20—25% по сравнению с использованием традиционных методов. Аппарат с неподвижными электродами изображен на рис. 7.

В нем имеется подвижная  крышка 3, которая, опускаясь, отжимает сырье. Время обработки сырья электрическим током составляет доли секунды.

Электродиализ используют для ускорения экстрагирования сырья растительного и животного происхождения. Движущей силой процесса в этом случае является разность концентраций экстрагируемых веществ по обе стороны полупроницаемой перегородки, роль которой в сырье с клеточной структурой выполняют оболочки клеток. Под действием электрического тока изменяются электрические потенциалы поверхности сырья, улучшается его смачиваемость, ускоряется движение ионов биологически активных веществ в полости клеток и в капиллярах клеточных структур. В результате увеличивается коэффициент внутренней диффузии. Экстрагирование этим методом проводят в аппарате из электронепроводящего материала (дерево, пластик) (рис. 8) с коническим днищем из нержавеющей стали, над которым помещается стальная перфорированная пластинка 1, служащая катодом. На пластину, покрытую фильтрующим материалом 2, загружают предварительно замоченное сырье 3, на которое сверху опускается крышка с вмонтированным графитовым анодом 5.

Электроды присоединяются к источнику постоянного тока (15А), плотность на катоде – 0,6 А/м², напряжение – 0,8 В/см. При непрерывном поступлении экстрагента на получение продукта затрачивается в два раза меньше времени по сравнению с другими методами экстрагирования. Выход биологически активных веществ в этом случае возрастает почти на 20%.[5]

1.5 Контроль качества жидких  экстрактов согласно ДФУ.

Испытание экстрактов в соответствии с ДФУ 

Сухой остаток: 2,0 экстракта выпаривают в чашке на водяной бане и сушат в сушильном шкафу при t^o=100-105^oС 3 часа. Охлаждают и

Дополнительно контролируется: идентификация, тяжелые металлы (не более 0,01%), содержание органических растворителей, микробиологическая чистота.

Количественное  содержание.

Хранят: в контейнерах, обеспечивающих стабильность продукта на протяжении срока пригодности и, если необходимо, в прохладном, защищенном от света месте.

Регулировку состава  сухих экстрактов до необходимого содержания составных частей проводят с помощью подходящих вспомогательных веществ или используют сухой экстракт другой концентрации из одноименного сырья.

Стандартизация

Стандартизацию густых и сухих экстрактов проводят по содержанию действующих веществ или биологической  активности. Также определяют содержание влаги по методике ГФ XI. В густых экстрактах содержание влаги не более 25% , в сухих — не более 5% .[9]

1.6 Заключение. Перспективы развития  технологии экстракционных препаратов  в отечественной фармации.

Отечественной промышленностью  производится всего лишь около 90 лекарственных средств растительного происхождения в виде настоек, масел, сиропов, экстрактов, инъекционных препаратов, твердых и мягких лекарственных форм. Объем реализации на фармацевтическом рынке Украины фитопрепаратов зарубежного производства в 2-3 раза выше, чем отечественных. Поэтому развитие данного направления путем введения в медицинскую практику новых лекарственных растений и расширения ассортимента фитопрепаратов не только заводского, но и аптечного приготовления, достаточно перспективно.

Одной из самых  простых форм применения лекарственных  растений остаются водные  извлечения,  среди  преимуществ  которых  следует  отметить  простоту приготовления, комплексное действие и высокую биодоступность биологически активных веществ, содержащихся в растительном сырье, а также более мягкое действие на организм. Водные извлечения (настои и отвары) имеют широкое применение в медицинской практике в виде микстур, полосканий, примочек, промываний, ванн, ингаляций.

В настоящее  время классическая технология водных извлечений подвергается модификации за счет использования современных методов экстрагирования, разработки аппаратуры новой конструкции, использования экстрактов-концентратов. Однако работа в этом направлении производится не только с использованием последних достижений, но и с учетом уже существующих экспериментальных данных, полученных в результате изучения физико-химических, биологических и фармакологических свойств отдельных растений.

Таким образом, одним  из направлений развития фитотерапии является определение научных подходов рационального комбинирования лекарственных растений для формирования оптимальной рецептуры, а также поиск рациональных технологий водных извлечений с целью достижения необходимого терапевтического эффекта.

 

 

 

 

 

Литература

1. Банный И.П. Литвиненко  М. М. и др. Фармакогностический  анализ лекарственного растительного  сырья . Учебное пособие.- Х.: Золотые  страницы, 2003. – 86 с.

2. Безчаснюк Е.М., Дяченко  В.В., Кучер О.В., «Процесс экстрагирования  из лекарственного растительного сырья» - Фармаком 1 – 2003., стр. 54-56.

3. Георгиевский В.П., Дихтярев  С.И., Губин Ю.И., «Фитохимия в Украине  – итоги и перспективы», - Фармаком 3 – 1999, стр. 39-43.

4. Ковалева Т.М., Гладух  Е.В., Половко Н.П., «Исследования  некоторых условий экстрагирования БАВ при получении густого экстракта ореха грецкого»,- Фармаком 1 – 2002, стр. 58-61.