Оптимизация характеристик Роторно-пульсационный аппарата используемых для получения лекарственного сырья.

. Проведен анализ работ по оптимизации РПА. Установлено, что вероятность разрушения частиц в значительной степени зависит от формы частиц и коэффициента трения частиц о рабочие органы РПА. Установлено, что уменьшение радиального зазора между ротором и статором с 0,5 до 0,1 мм позволяет сократить время экстракции примерно в 2 – 2,5 раза.
Рассмотрены серии экспериментов по экстрагированию материала в установке с РПА. Подтверждено хорошее согласование экспериментальных данных с результатами численного моделирования.
На основе проведенного обзора исследовательских работ сформулированы общие рекомендации по конструированию рабочих органов РПА и применению таких аппаратов в целях интенсификации экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья.


...

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР РАБОТ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННОГО АППАРАТА 6
1.1 СПОСОБЫ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ РАСТЕНИЙ 25
1.2. ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ 32
1.2.1.ЖИДКИЕ ЭКСТРАКТЫ 36
1.2.2. НАСТОЙКИ 38
1.2.3. ГУСТЫЕ ЭКСТРАКТЫ И СУХИЕ ЭКСТРАКТЫ 40
1.3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ 46
1.4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ЭКСТРАГИРОВАНИЯ 52
1.4.1. Гидродинамические условия 52
1.4.2. Поверхность раздела фаз 53
1.4.3. Разность концентраций 54
1.4.4. Длительность экстрагирования 54
1.4.5. Вязкость экстрагента 55
1.4.6. Температура 56
1.4.7. Добавка поверхностно-активных веществ (ПАВ) 56
1.4.8. Выбор экстрагента 57
1.4.9. Пористость и порозность сырья 58
1.4.10. Коэффициент вымывания 58
1.5. МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ 60
2. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 68

Экстракция действующих веществ из различных видов растительного сырья является одним из ведущих процессов в химико-фармацевтической и пищевой промышленности. Одной из приоритетных задач развития науки и техники является повышение производительности технологического оборудования.
На сегодняшний день множество способов интенсификации воздействия на обрабатываемое сырье для извлечения целевых компонентов, а также большое количество специализированного оборудования. Сочетание высокой скорости экстрагирования активных веществ с одновременным измельчением сырья делает такие способы интенсификации более перспективными. Подобное воздействие ускоряет процесс, увеличивает долю извлеченного действующего вещества, способствует проведению процесса при пониженных температурах, что особенно важно для неу стойчивых к нагреванию компонентов лекарственного растительного сырья

Если действующее вещество растворяется только в горячей воде, кипящей водной экстракции свинца (экстракты трилистника - 100C, цианоз - 70-80oS).
В некоторых случаях необходимо перевести природные вещества с кислотой или основанием в растворимое в воде соединение, и, как таковой, уже извлечены из сырья. Например:
кора хинного дерева экстрагируется 2% СН3СООН в 45%-ном спирте /ацетат хинина/;
корень солодки - 0,25% р-ром аммиака в воде /аммония глицирризинат/;
корень ипекакуаны /рвотный корень/ - смесью 4,5% НСI и 48% спирта 45:200/ (эметина г/х и др. алкалоиды).
Очень часто в качестве экстрагента применяется спирт различной концентрации - от 70% до 20% [27].
Водно-спиртовые смеси с низким содержанием спирта 20-40% хорошо растворяют водорастворимые вещества и плохо - спирторастворимыеи наоборот, спиртовые растворы крепостью выше 50% уже плохо растворяют водорастворимые соединения и хорошо - спирторастворимые, Поэтому технологи квалифицируют 20%-ный, 30% и даже 40%-ный спирт, как вода, содержащая ту или иную концентрацию консерванта – спирта
Примерами спиртовых экстрактов могут служить экстракт крушины густой (70% спирт), чилибухи сухой (70%) и др. В эту группу можно отнести Экстракт валерианы густой (40%) и др [28; 29].
В одном случае - неполярный растворитель, используемый в производстве мужского экстракта папоротника густой - диэтиловый эфир. Что касается толстых экстрактов, полученных с использованием сжиженных газов, сейчас интенсивно работает над этим в Пятигорском фармацевтическом институте и Научно-исследовательским институтом Краснодарского пищевой промышленности - они изучили экстракты валерианы, тысячелистника, ромашки, корицы, душистого перца и т.д., полученные означает сжиженного диоксида углерода [. 28; 30; 31].
Другие органические растворители – хлороформ, ДХЭ и др. – применяются при получении индивидуальных природных веществ.
1.2.1.ЖИДКИЕ ЭКСТРАКТЫ
Жидкие экстракты (Extracta fluida) – жидкая лекарственная форма, в которой, обычно, одна часть по массе или по объему эквивалентна одной части по массе исходного высушенного лекарственного растительного сырья. Их стандартизуют, если необходимо, по требованиям по отношению к содержимому растворителя и, где возможно, действующих веществ.
Жидкие экстракты могут быть получены экстрагированием лекарственных растений или этанол материала животного подходящей концентрации или воды, или путем растворения одного из этих растворителей или вязкие сухих экстрактов, полученных с использованием того же растворителя, при тех же концентрациях, что жидкий экстракт, полученный путем прямой экстракции. Жидкие экстракты, при необходимости, фильтруют. [27]
Во время хранения, образование осадков, которое допускается при отсутствии существенных изменений в составе. Хранить в темном месте.
СЕДАВИТ производства АО «Галичфарм». Тщательно подобранный состав Седавита уравновешивается фармакотерапевтических свойств трав и содержит комплексный экстракт растительного сырья (корневища с корнями валерианы, плодов боярышника, Трава зверобоя в, листья мяты перечной, хмеля шишки) - 94.0 мл, пиридоксина гидрохлорид (витамин B6) - 0,06 г никотинамид (витамин РР) - 0,3 г сорбита - 10 г.
Валериана лекарственная из-за его эфирное масло замедляет быстрые ритмы сердца, расширяет коронарные сосуды и облегчает засыпание. Листьев мяты перечной также содержат эфирные масла, которые обеспечивают седативный эффект. Настойка есть ментол, который облегчает секрецию веществ, которые стимулируют рефлекторное расширение сосудов сердца, головного мозга и легких. Сусло Боярышник трава, Сент-Джонс и улучшить функцию сердца. Экстракт шишек хмеля, а также и устраняет головную боль. Витамины B6 и РР оказывают положительное воздействие на нервную систему [32].
1.2.2. НАСТОЙКИ
Настойки (Tinkturae) – жидкие лекарственные средства, которые обычно готовят, используя одну часть лекарственного растительного сырья и десяти частей экстрагента, или одну часть лекарственного растительного сырья материала и пять частей экстрагента.
Настойки, как правило, производится путем мацерации или перколяции (упомянутые методы ниже) с использованием только etonol подходящей концентрации для извлечения лекарственных растений или животного происхождения, или растворение в etonole подходящей концентрации толстых или сухих экстрактов, полученных с использованием того же растворителя, при тех же концентрациях, что и в подготовке жидкий экстракт, полученный путем прямой экстракции. Настоек, при необходимости, фильтруют. [28]
Настойки, как правило, прозрачные. При хранении допускается образование небольшого осадка при условии отсутствия значительного изменения состава.
Гербион - сердечные капли. Представляют собой водно-спиртовой экстракт листьев и цветков боярышника, корня валерианы, травы омелы белой.
Обладает мягким седативным и kardiotoniziruyuschee dejsvie, повышают сократимость миокарда и сердечный выброс, регулировать высокое кровяное давление. Применяют для сердечных неврозов (нейроциркуляторная дистония), на ранних стадиях сердечной недостаточности в случае возрастных изменений в мягкой гипертонии.
Гербион - успокаивающие капли. Водно-спиртовой экстракт корня валерианы, шишек хмеля, листьев, мяты перечной и мелиссы.
Обладает мягким успокаивающим действием. Применяют при повышенной возбудимости, раздраженности, бессоннице, состояние тревоги и напряжения [33].
1.2.3. ГУСТЫЕ ЭКСТРАКТЫ И СУХИЕ ЭКСТРАКТЫ
Густые экстракты (EXTRACTA spissa) - это препараты консистенции промежуточное положение между жидкими и сухих экстрактов, полученных путем выпаривания или частичного испарения экстрагента используется. Спирт используют только воду или соответствующую концентрацию. Сухие экстракты как правило, имеют сухой остаток, не менее чем на 70% (по весу). Подобные антимикробные консерванты могут быть включены в них.
Сухие экстракты (EXTRACTA sicca) - твердая лекарственная форма, полученная путем удаления растворителя, который использовался для приготовления пищи. Потери при высушивании или воды содержание сухих экстрактов, как правило, не превышает 5%. К ним могут быть добавлены аналогичные адъюванты [19; 28].
При изготовлении настоек из одной части по массе лекарственных растений получают пять частей по объему готовой продукции, сырья и сильнодействующий - десять частей по объему готовой продукции, если иное не указано в отдельной статье.
Узара - совершенно новый травяной препарат для лечения больных с диареей.
История Узара наркотиков очень интересно и необычно. Сведения о целебных свойствах Узара волнистых (Xysmalobium undulatum), сухой экстракт корня которого является активным компонентом препарата, пришли к нам из народов Африки, коренные народы традиционно, на протяжении многих веков использовали отвар его корни диареи, а также заживление ран и тонизирующих средств. В 1909 году немецкий исследователь Хопфа обратить внимание на опыт заключенных Африканский Узара, тайно принес свои корни в Германии, где он сразу же начал интенсивное изучение свойств этого растения. А спустя 2 года немецкий фармаколог выделили первый корень активного вещества Узара - гликозиды, а его экстракт водно-спиртовой введен в медицинскую практику и начал успешно применять при острой диареи [29].
Он содержит экстракт корня fkntqyjuj - 4.0; сухой экстракт корня солодки - 1,0.
Густой экстракт листьев ореха грецкого. Рационального решения проблемы создания новых лекарственных средств на основе грецкого ореха листьев со специфическим фармакологическим действием является получение биологически активного вещества - густой экстракт из листьев грецкого ореха. При изучении условий листьев грецкого ореха экстракции биологически активных веществ в густой экстракт грецкого ореха, ранее был получен ряд водно-спиртовых экстрактов сырья путем фракционной мацерации. Наибольшее количество экстрактивных веществ, дубильные вещества и количество флавоноидов из листьев ореха экстрактов 40% этанола [34].
Экстракт корней и корневища шлемника байкальского. Химические исследования показали, что корни шлемника байкальского содержит 6 классов флавоноидов. При удалении использованного экстракцию водной суспензии с использованием типа GGG непрерывно функционирующий центрифуге и экстракции органическими растворителями и их смеси с водой (спирт, спирт и водную смесь др.) - Экстрагирование фильтра. Экстракцию фильтрации можно рассматривать в качестве одного из современных разновидностей перколяции, или diakolyatsii evakolyatsii. Он вступил в силу представление о том, как сложный процесс экстракции, включающий смачивание растительного материала экстрагентом растворенных экстрактивных и перемещения концентрированных растворов непрерывным потоком экстрагентов. При фильтрации фильтруют, чтобы получить максимально возможный в первом концентрированного экстракта стоков и достичь минимального количества сырого истощения экстрагента. позволило экстракции фильтрации для получения лучшего извлечения за счет ускорения процесса экстракции и сократить время контакта с поверхностью экстрактов растительного материала.
Биологически активная добавка шлемника байкальского используется при гипертонии, неврозах; оказывает успокаивающее действие, а также препарат имеет кардиотоническое, омолаживающее, спазмолитическое, снотворное, противоаллергическое действие, свет желчегонное, слабительное, отхаркивающее [35; 36].
Экстракт термопсиса сухой. Экстракт термопсиса, входящий в состав комбинированного лекарственного средства Кодесана IC, содержит аскорбиновую кислоту, слизи, смолы, эфирное масло, сапонины, а также биологически активные алкалоиды: пахикарпин, термопсин, цитизин, анагирин, гомотермопсин. Препарат применяют для уменьшения и устранения респираторных заболеваний кашель (пневмония, бронхит, эмфизема легких) у взрослых и детей в возрасте до двух лет.
Получение. Растительный материал сначала обрабатывают слабым щелочью - аммиак или бикарбонат натрия. Кроме того, экстрагируют органическим растворителем. Очищают переводя алкалоиды базу в алкалоидов, солей, и, наоборот, представляет собой органический растворитель, который содержит количество алкалоидов базы чист. Для разделения и очистки с помощью методов хроматографии.
В медицине также используют таблетки от кашля, сухой сироп от кашля для взрослых, как отхаркивающие. Kodtermops - сочетание лекарственных средств с кодеином экстракта термопсиса используют при кашле [37].
Кодесан – таблетки используют при кашле. Содержит 0,02 г экстракта термопсиса, 0,2 г корня солодки.
Экстракт семян конского каштана. Большинство препаратов венопротекторного действия содержат экстракт семян конского каштана, который обладает рядом положительных эффектов: противовоспалительный, антиоксидантный, противоотечный, венотонизирующий и венопротекторный. Экстракт содержит эсцин – основное действующее вещество, а также проантоцианидин А2, эскулин и др. компоненты. Выраженное терапевтическое действие на сосуды и клапаны оказывает именно α-эсцин. Это вещество лишено негативного гемолитического и анафилактического действия, свойственного β-эсцину (подтверждено исследованиями на крысах).
Экстракт корня окопника. Окопника Экстракт корня содержит allantonim и широкий спектр других биологически активных веществ, которые приводят к выраженным противовоспалительным эффектом. Экстракт значительно снижается лейкоцитарную инфильтрацию пораженных тканей через 3-4 часа после начала воспалительной реакции. Благодаря выраженным противовоспалительным и регенерирующими свойствами, окопника экстракты могут быть с успехом применяться одновременно с антибиотиками и антисептиками в виде комплексных препаратов для местного применения. Например, В. А. Якущенко и др. Мы разработали новую композицию ranozazhevlyayuschey levomitsitinovoy мазь с экстрактом окопника, на основе оксида полиэтилена. Добавлением экстракта окопника levomitsetinovoy мазей уменьшает концентрацию в 4,2 раза, сохраняя при этом уровень его антимикробной активности. По мнению авторов, это помогает уменьшить токсические и аллергические свойства препарата.
Экстракт адониса весеннего. сухой экстракт весенний Адонис (произведено 1: 1 и 1: 2) использовали для изготовления таблеток и настоев. Таблетки Адонис-бром-таблетки, покрытые оболочкой содержат: сухой экстракт Адониса (1: 1) - или 0,25 (2: 1) - 0,125 г, используемых в качестве успокаивающего средства. Adonizid - новогаленовых препарат, который содержит сумму гликозидов Адониса, является частью kardiovalen препарата.
Получение. Современная добыча следующей схеме: измельчение сырого бензина или его obezzhirevanie экстракции петролейный эфир 30-70% этанола, zguschenie экстракт гликозиды экстракции органическими растворителями, которые не smeschivayutsya с водой, испарения и очистки водно-спиртовом растворе или привести гидроксид ацетата алюминия.
Экстракт красавки густой.. Получают методом реперколяции сырья – листьев красавки 28%, водно-спиртовой смесью. Экстракт содержит 1,5% алкалоидов (1,4-1,6%). Список Б. Холинолитическое (спазмолитическое) средство.
Экстракт мужского папоротника. Готовят методом циркулирующей экстракцию крупного порошка корневищ мужского папоротника. Экстрагентом - диэтиловый эфир, дихлорэтан и SSІ4 подходит. Экстракт содержит 25-28% fillitsina. На более высоком экстракте содержание filitsina разбавляют подсолнечника или парафина (вазелиновое) масло. Список Б используется для изгнания солитера (V.r.d. 8D).
Крапивы экстракт густой. Подготовка повторная перколяция листьев крапивы на 70% спирте. Влажность экстракт - не более 30%. Он используется для приготовления таблеток наркотиков "аллохол".
Экстракт водного перца, подготовленный повторная перколяция травы воды перец с 70% -ным спиртом. Влажность не более 30%. Кровоостанавливающее, часть суппозиториев "Anestezol".
Экстракт гриба. Получают из воды повторная перколяция измельченной чаги - наросты (чага), сформированные на берегу под действием микроорганизмов растительного происхождения. После концентрирования в вакууме, водный экстракт добавляют туда соли хлорида кобальта и 10% спирта в качестве консерванта. Влажность такая выдержка не более 59%, 30-32% экстрактивных, хлорид кобальта 1%. Это толстоватые темно-коричневая масса используется для рака, особенно рака желудка, легких и других. Орган, богато поставляется с кровеносных сосудов.
1.3. Теоретические основы экстрагирования
Процесс экстрагирования относится к массообменным процессам. Экстрагирование основано на диффузии биологически активных веществ из внутренних структур клеток растительного материала в экстрагент и заканчивается при достижении равновесных концентраций. В равновесном состоянии из сырья в экстрагент переходит такое же количество молекул, как и из экстрагента в сырье.
Экстракция - комплексный процесс, объединяющий следующие процессы: диффузия; осмос; диализ; десорбция; растворение; механическое вымывание.
Все они происходят одновременно, взаимно влияя друг на друга и составляя процесс экстракции. Ведущая роль в этом комплексе, обеспечивающим извлечение веществ из сырья, принадлежит диффузии.
Диффузия является процессом постепенного взаимного проникновения веществ, граничащих друг с другом. Диффузией движет разность концентраций. При достижении равных концентраций процесс диффузии приостанавливается.
При экстрагировании биологически активных веществ из растительного сырья извлечение имеет свои особенности. Наличие пористой перегородки, клеточных путей и межклеточного пространства уменьшает скорость диффузии. Вещества, частицы которых превышают размеры пор, не могут пройти через перегородки. После проникновения экстрагента в клетку наблюдается явление десорбции. Молекулы внутри клетки связаны силами притяжения, поэтому прежде всего необходимо обеспечить преодоление адсорбционных сил. Комплекс диффузионных процессов, протекающих внутри фрагментов растительного сырья, называется внутренней диффузией.
Наличие клеточной стенки добавляет свои особенности извлечения биологически активных веществ из растительных материалов с клеточной структурой. Физиологическое состояние клеточной стенки может быть различным. Пристенный слой протоплазмы живой растительной клетки накладывает особый отпечаток на свойства клеточной стенки, которая отделяет клеточный сок от жидкости снаружи клетки.
Клеточная стенка не пропускает наружу вещества, растворенные в клеточном соке, при живой протоплазме. В таком случае экстрагент может проникнуть только внутрь клетки (осмос).
В мертвой клетке процессы идут по-другому. По мере гибели протоплазмы клеточная стенка перестает быть полупроницаемой перегородкой и начинает пропускать различные молекулы в обе стороны (диализ). Таким образом клеточная стенка становится пористой перегородкой, через которую могут проникать биологически активные вещества, молекулы которых меньше размера пор.
Экстракционные препараты в абсолютном большинстве получают из высушенного растительного сырья, т.е. обезвоживание происходит путем тепловой сушки. При получении препаратов из свежих растений клетки умерщвляют этиловым спиртом, который весьма гигроскопичен. При соприкосновении спирта с растительной клеткой происходит резкое обезвоживание, вызывая сильнейший плазмолиз.
Молекулярная диффузия осуществляется благодаря хаотическому движению молекул. При этом вещества переходят в виде молекул, а жидкие среды остаются неподвижны друг относительно друга.
Уравнением Фика определяет скорость молекулярной диффузии:
 ( 1 ) , где
- скорость диффузии, зависящая от массы вещества, перешедшего из одной среды в другую за определенную единицу времени;
F - площадь контакта отдающей и принимающей сред;
dc - разность концентраций вещества в средах;
dx - изменение толщины диффузионного слоя;
D - коэффициент молекулярной диффузии:
 ( 2 ), где
R - универсальная газовая постоянная;
T - абсолютная температура;
No - число Авогадро;
r - вязкость экстрагента;
 - радиус частиц (молекул) вещества.
Из уравнения выходит, что скорость молекулярной диффузии прямо пропорциональна площади контакта сред, дельте концентраций, температуре, и обратно пропорциональна толщине диффузного слоя, радиусу частиц и вязкости экстрагента.
В отличии от молекулярной диффузии, при конвективной диффузии перенос вещества реализуется не отдельными молекулами, а объемами раствора. Конвективная диффузия происходит путем перемещения экстрагента относительно сырья, а скорость конвективной диффузии выражается следующим уравнением:
 ( 3 ), где
 - коэффициент конвективной диффузии;
- скорость диффузии, зависящая от массы вещества, перешедшего из одной среды в другую за единицу времени;
F - площадь контакта отдающей и воспринимающей сред;
dc - разность концентраций вещества в средах;
dx - изменение толщины диффузионного слоя.
Конвективный коэффициент диффузии указывает количество веществ, проходящих через контактную поверхность 1 м в принимающей среде (экстрагент), в течение 1 с при перепаде концентрации 1.
конвективная скорость диффузии гораздо более высокой молекулярной. Молекулярная и конвективной диффузии можно отнести к свободной диффузии, если между представляемым и принимающей среды нет разделов. В процессе лекарственного сырья экстракция является более сложным из-за того, что он дал и воспринимая среда клетки отделены друг от друга перегородкой. Если растительная клетка жива (свежее сырье), она имеет пограничный слой протоплазмы, что делает полупроницаемую мембрану, то есть она является проницаемой для экстрагента и непроницаема для веществ, содержащихся в клетке. Поглощение прижизненной экстрагента осмос представляет собой процесс извлечения веществ в клетках не наблюдается.
Компонент Процесс экстракции является десорбция - процесс адсорбции противоположно. Десорбция происходит в клетках, когда они проникают в экстрагент. Экстрактивные вещества найдены в клетках в адсорбированном состоянии, т.е. они тесно связаны с адсорбционными силами внутриклеточного содержимого. Экстрагентом преодолевает эти силы, вещество десорбируется. Процесс экстракции выглядит следующим образом:
Экстрагент проникает в сырых бит межклеточным каналов достигает клеточной поверхности, клеточной мембраны с помощью простых входит в клетку.
Внутри клетки после десорбции экстрактивных растворимы в экстрагента.