Производство настоек и жидких экстрактов
ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА ФАРМАКОГНОЗИИ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ
ТЕХНОЛОГИИ
АГАМИРЗОЕВ КАМАЛ УСМАНОВИЧ
5 курс 4 группа
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему :
ПРОИЗВОДСТВО НАСТОЕК И ЖИДКИХ ЭКСТРАКТОВ .ТЕХНОЛГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА , ОБОРУДОВАНИЯ.НОМЕНКЛАТУРА.
ЯРОСЛАВЛЬ, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………... ……………………………………………………..3
Раздел 1. Экстракционные препараты……………………………………..4
1.1 Характеристика. Классификация экстракционных препаратов …….4
1.2 Теоретические основы
экстрагирования ……………………………...
1.3 Классификация методов
экстрагирования …………………………....
1.4 Настойки. Определение. Классификация……………………………...12
1.5 Получение настоек ………………………………
1.6 Номенклатура настоек ………………………………………………….21
1.8 Экстракты. Определение. Классификация…………………………….24
1.9.Жидкие эктракты……………………………
1.13 Номенклатура экстрактов …………………………………………….27
Введение
Промышленное производство лекарственных средств стало безальтернативным способом массового обеспечения доступной лекарственной помощи населению промышленно развитых стран. Сокращение доли индивидуального изготовления лекарственных средств по прописям врачей естественно увеличивает роль промышленного обеспечения доступными лекарственными средствами населения любой страны. Экстракционные препараты и таблетки являются наиболее распространенными лекарственными средствами, поэтому освоение принципов, технологий и изучение оборудования для производства, контроль качества данных лекарственных форм всегда актуальны при подготовке специалистов.
Методические указания к практическим занятиям по разделу «Препараты заводского изготовления» предназначены для подготовки студентов, к выполнению практических работ и включает в себя следующие разделы:
Раздел 1. Экстракционные препараты
- Настойки
- Экстракты
Раздел 2. Твердые лекарственные формы
- Таблетки
Учебный материал представлен в соответствии с логической структурой темы: цели занятия, умения и навыки, которые должны быть приобретены после выполнения заданий, информационный материал, контрольные вопросы для выяснения исходного уровня знаний и методические указания по выполнению практических заданий. Для закрепления знаний студентов по каждой теме представлены контрольные вопросы, которые могут быть использованы при проведении семинаров.
В первом разделе подробно изложены теоретические процессы экстрагирования, характеристика и основная номенклатура выпускаемых настоек и экстрактов, способы получения настоек и экстрактов, основные способы очистки, приведены технологические и аппаратурные схемы производства.
Во втором разделе подробно изложены теоретические основы таблетирования, принципы устройства и работы оборудования для анализа технологических свойств таблетируемых материалов для производства и стандартизации таблеток.
В приложении находятся общие фармакопейные статьи, технологические и аппаратные схемы производства лекарственных форм заводского изготовления, тестовые задания для самоконтроля, творческое задание для студентов.
РАЗДЕЛ 1. ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
1.1 Характеристика. Классификация экстракционных препаратов
В настоящее время население и предприятия – изготовители проявляют все большее внимание к лекарственным препаратам на основе природного растительного сырья, являющихся экологически безопасным и обладающие мягким терапевтическим эффектом. Лечебное действие экстракционных препаратов обусловлено не каким-либо одним действующим веществом, а всем комплексом находящихся в них биологически активных веществ, усиливающих, ослабляющих или видоизменяющих действия основных веществ.
Экстракционные препараты могут обладать разносторонним физиологическим действием, поэтому они представляют собой группу ценных лекарственных средств, занимающую в современном лекарственном арсенале. Значимость их возрастает в связи с производством таких уникальных препаратов, как препараты ферментов и гормонов, фитонцидов, и биогенных стимуляторов, воспроизводство которых синтетическим путем невозможно или экономически невыгодно.
Классификация экстракционных препаратов
- Неочищенные или частично очищенные от балластных веществ – сопутствующих веществ:
- настойки и экстракты из лекарственного растительного сырья
- препараты свежих растений (соки, экстракты)
- препараты фитонцидов
- препараты биогенных стимуляторов
- препараты витаминов
2.Частично очищенные от балластных веществ – сопутствующих веществ:
- органопрепараты
- аминокислоты
3.Очищенные от балластных – сопутствующих веществ:
- новогаленовые препараты
- препараты индивидуальных веществ
- органопрепараты – сухие и жидкие извлечения желез внутренней секреции, содержащие гормоны
Значительную долю экстракционных препаратов составляют настойки, экстракты, новогаленовые препараты из растительного сырья, препараты гормонов, ферментов из сырья животного происхождения, препараты из свежих растений, препараты индивидуальных веществ.
1.2 Теоретические основы экстрагирования
Экстракция – это процесс извлечения необходимых лекарственных веществ из растительного и животного материала с помощью экстрагента (извлекателя, растворителя).
Извлечение как процесс, отличается определенной сложностью, так как, включает в себя ряд процессов: растворение, десорбцию, диализ, диффузию, осмос. В отличие от растворения твердого тела в жидкости, процесс извлечения осложняется наличием клеточной оболочки, которая оказывается основным препятствием при проникновении внутрь клетки растворителя и при выходе экстрактивных веществ наружу.
Основателем отечественной школы по изучению теоретических основ экстрагирования является профессор Муравьев И.А. На примере экстрагирования алкалоидоносного сырья Прозоровский А. С. Изучил теоретические основы процесса и показал влияние основных факторов на ход развития процесса экстракции.
Факторы, влияющие на процесс экстракции:
- молекулярная масса и, следовательно, размер молекул и извлекаемых веществ;
- заряд коллоидных частиц протоплазмы клетки;
- температура процесса экстрагирования;
- крупность измельченного материала;
- плотность укладки;
- природа извлекателя;
- продолжительность процесса экстрагирования;
- наличие воздуха в семье.
Экстракция – частный случай процессов массообмена, в которых имеет место переход массы веществп из одной среды в другую. При экстракции осуществляеттся переход вещества из сырья в экстрагент. Экстрагирование растительного материала имеет много особенностей, связанных с его клеточной структурой и физико-механическими свойствами. Сложный процесс экстракции представляет собой сочетание целого ряда более простых процессов, относящихся по своей сути тоже к массообменным процессам (смачивание, диализ, диффузия, механическое вымывание, осмос). Все они идут одновременно, взаимно влияют друг на друга и составляют процесс экстракции.
Этапы диффузионного пути
1 стадия. Пропитывание сухого
растительного материала экстрагентом,
так называемая капиллярная
2 стадия. Экстрактивные вещества
в клетках находятся в
3 стадия. Набухание и растворение
компонентов растительной
4 стадия. За счет разницы концентраций начинается диализ – массоперенос веществ из клетки через пористые клеточные стенки.
5 стадия. Переход растворенных
веществ в экстрагент –
Диффузия – это процесс постепенного взаимного проникновения веществ граничащих друг с другом. Она основана на выравновивании концентрации вещества в отдающей и воспринимающих средах.
Движущей силой диффузии является разность концентраций. При выравнивании концентраций диффузия приостанавливается.
В сложном диффузионном процессе различают 2 принципиально отличающихся друг от друга вида диффузии:
1) молекулярная диффузия
2) конвективная диффузия
Молекулярная диффузия осуществляется за счет собственно хаотического движения молекул. Отличительной особенностью молекулярной диффузиии является то, что перенос вещества осуществляется в виде молекул, а среды неподвижны относительно друг друга.
Конвективная диффузия – это перенос вещества в виде небольших объемов раствора.
Молекулы вещества переходят из одной фазы в другую не только в следствии молекулярного движения, но и механически – путем перемещения отдельных небольших объемов жидкой фазы под влиянием циркуляции, сотрясений, разницы температур, давлений. Конвективная диффузия может быть естественной и принудительной. Принудительная возникает при перемешивании мешалками, насосами, вибрацией.
Основные факторы технологии,влияющие на процесс экстрагирования
1. Степень измельчения сырья.
Степень и характер измельчения, поверхность частиц и число разрушенных клеток оказывает существенное влияние на процесс экстрагирования. Чем мельче размер частиц материала, тем больше поверхность его соприкосновения с экстрагентом, тем быстрее происходит извлечение. Для каждого вида сырья в зависимости от анатомического строения, состава и локализации действующих веществ степень и характер измельчения подбираются индтвидуально. Оптимальным считается размер частиц от 0.5 до 2.0 мм, он определяется просеиванием через сито.
При использовании слишком измельченного сырья, оно может слеживаться, в результате чего через такие массы экстрагент будет проходить плохо.
2. Разность концентраций.
Разность концентраций в сырье и экстрагенте является движущей силой процесса экстракции. Во время экстракции необходимо стремиться к максимальному перепаду концентраций, что достигается более частой сменой экстрагента.
3. Время экстрагировния.
Из основного уравнения массопередачи следует, что количество вещества, продиффундироввшего через некоторый слой, прямо пропоруционально времени экстракции. Однако нужно стремиться к максимальной полноте извлечения в кратчайший срок, максимально использовав все прочие факторы, ведущие к интенсификации процесса. В первые 3 часа извлекается 85% экстрактивных веществ. Чрезмерная продолжительность извлечения приводит к загрязнению вытяжек сопутствующими веществами.
4. Вязкость экстрагента.
По закону Фика количество растворенного вещества, продиффундировавшего через некоторый слой экстрагента, обратно пропорциональна вязкости этого экстрагента при данной температуре. Следовательно, менее вязкие растворы обладают большей диффузионной способностью. Для уменьшения вязкости при экстрагировании растительными маслами используют подогрев.
Перспективными в этом отношении являются используемые в последнее время сжиженные газы – углерода диоксид, пропан, бутан, жидкий аммиак.
Наиболее часто используют сжиженный углерода диоксид, который химически индифферентен к большему числу действующих веществ. Его вязкость в 14 раз меньше вязкости воды и в 5 раз меньше вязкости этанола. Сжиженный углерода диоксид хорошо извлекает эфирные масла и другие гидрофобные вещества. Гидрофильные вещества экстрагируются сжиженными газами с высокой диэлектрической проницаемостью (аммиак, метил хлористый.)
5. Температура.
Повышение температуры ускоряет процесс экстрагирования, но в условиях фитохимических производств подогрев используют только для водных извлечений . Спиртовая и тем более эфирная экстракция проводится при комнатной температуре, поскольку с ее повышением увеличивается потеря экстрагентов, а следовательно, вредность и опасность работы с ними.
Для термолабильных веществ применение горячего экстрагента допустимо лишь в течение коротких отрезков времени. Повышение температуры экстрагента нежелательно для эфирномасличного сырья, поскольку при нагревании эфирные масла в значительной степени теряются. Повышение температуры целесообразно при экстрагировании из корней, коры, кожистых листьев. Горячая вода в этом случае способствует улучшению отделения тканей и разрыву клеточных стенок, ускоряя тем самым течение диффузионного процесса.
1.3 Классификация методов экстрагирования
В промышленной технологии используют различные методы экстрагирования. Их можно классифицировать на: статические и динамические.
1. Статические способы экстрагирования – сырье периодически заливают экстрагентом и настаивают определенное время.
1.1 Мацерация – настаивание в мацерационном баке сырья с экстрагентом при комнатной температуре в течение 7 суток с периодическим перемешиванием. Метод малоэффективен, так как извлечение экстрактивных веществ идет за счет молекулярной диффузии. Поэтому способ в данном варианте применяется редко: при получении препаратов из свежего сырья и сырья животного происхождения. Экстрагирование осуществляется в мацерационном баке с мешалками (Рис. 1.1).
Рис. 1.1. Мацерационный бак с мешалками
1.2 Ремацерация (дробная мацерация) – с делением на части экстрагента и последовательной экстракцией сырья каждой частью. Периодическая смена экстрагента позволяет в течение всего процесса поддерживать разность концентраций, а следовательно, скорость диффузии.
Экстрагирование осуществляется в перколяторах (Рис. 1.2).
Рис. 1.2. Перколяторы
2. Динамические способы экстрагирования - предусматривают постоянную смену экстрагента и сырья относительно друг друга. Более эффективны чем статические, так как в них извлечение веществ происходит за счет конвективной диффузии.
2.1 Перколяция – пропускание через сырье непрерывного потока экстрагента с определенной скоростью. Экстрагирование осуществляется в перколяторе.
2.2 Реперколяция или повторная перколяция – сырье делят на части и каждую последующую порцию экстрагируют вытяжкой, полученной из предыдущей. Основным принципом метода является поступление чистого экстрагента на наиболее истощенное сырье, готовое извлечение получают из перколятора последней загрузки, где сырье наименее истощено. Такой порядок позволяет сохранить максимально возможную разность концентраций экстрактивных веществ между сырьем и экстрагентом.
Экстрагирование осуществляется в батарее перколяторов (Рис. 1.3).
Рис. 1.3. Батарея перколяторов
2.3 Противоточное экстрагирование – метод активного противотока. Принцип метода заключается в непрерывном движении сырья и экстрагента навстречу друг друга. При этом экстрагент постепенно насыщается экстрактивными веществами, а сырье соответственно истощается.
Экстрагирование осуществляется в экстракторах различной конструкции: дисковом, пружинно-лопастном, шнековом (Рис. 1.4).
Рис. 1.4. Схема дискового экстрактора
2.4 Циркуляционное экстрагирование – многократное экстрагирование растительного сырья одной и той же порцией летучего экстрагента в замкнутом цикле. Метод применяется в случае использования летучего экстрагента и термически устойчивых веществ.
Экстрагирование осуществляется в аппарате Сокслета (Рис. 1.5.).
Рис. 1.5. Схема циркуляционного аппарата типа Сокслета
2.5 Экстракция сжиженными газами – многократное экстрагирование материала сжиженными газами, содержащего летучие и неустойчивые вещества, такие как эфирные масла, сердечные гликозиды, фитонциды, растительные гормоны. В последнее время предложено получать масляные экстракты, используя экстракцию сжиженными газами.
Среди статических и динамических способов экстрагирования можно выделить периодические и непрерывные, что зависит от динамики движения сырья и экстрагента. К периодическим относятся все способы, где производится экстрагирование одной или нескольких порций сырья в течение определенного времени, т.е. загрузка экстракционных аппаратов производится периодически. К непрерывном – относятся способы, в которых сырье непрерывно поступает в экстракционный аппарат.
В зависимости от направления потока сырья и экстрагента, способы непрерывной экстракции бывают прямо и противоточные, т.е. с прямым или встречным потоком сырья и экстрагента.
1.4 Настойки. Определение. Характеристика
Настойки - это спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания удаления экстрагента. Они представляют собой прозрачные окрашенные жидкости, обладающие вкусом и запахом растений, из которых их готовят.
Настойки – старейшая лекарственная форма, введенная в медицинскую практику Парацельсом (1493 – 1541), не утратившая своего значения до настоящего времени, является официальной по ГФ XI.
Достоинства настоек:
- сравнительная простота изготовления;
- «мягкость» действия (за счет присутствия сопутствующих веществ);
- сохранение действующих веществ в нативном состоянии;
- удобство приема.
Настойки представляют собой окрашенные жидкие спиртовые, или водно-спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания и удаления экстрагента.
Материалы: Для получения настоек используют главным образом высушенный растительный материал, а в некоторых случаях – свежее растительное сырье (алкоголаторы чеснока, ландыша, валерианы, боярышника), как надземная, так и подземная части.
Экстрагенты: В качестве экстрагента используются спиртоводные растворы различной концентрации – от 40% до 95%.
Для настоек принято массообъемное соотношение между сырьем и готовым продуктом. Обычно из 1 части по массе не сильнодействующего растительного сырья получают 5 объемных частей готового продукта, а из одной части сильнодействующего – 10 объемных частей.
NB! В отдельных случаях настойки готовят 1:10 из сырья, не содержащие сильнодействующие вещества (настойка арники, боярышника, календулы) и в других соотношениях (настойка мяты 1:20).
Настойки делят на простые, приготовленные из одного вида сырья, и сложные – приготовленные из различных видов сырья, иногда с добавлением лекарственных веществ.
По действию настойки классифицируют:
- настойки общего списка
- настойки сильнодействующие
Для их получения используют главным образом высушенный растительный материал, в некоторых случаях – свежее сырье.
1.5 Получение настоек
Технологическая схема производства настоек складывается из нескольких стадий:
- Вспомогательные работы
- Экстрагирование
- Очистка извлечения
- Стандартизация
- Фасовка, упаковка, маркировка
- Рекуперация экстрагента из отработанного сырья
1 стадия. ВР 1 Санитарная обработка и подготовка производства.
При осуществлении технологического процесса в производстве фитопрепаратов соблюдении правил производственной и личной гигиены обслуживающего персонала должно обеспечить выпуск высококачественного готового продукта, охрану здоровья работающего персонала, безопасные условия труда, исключить микробное обсеменение препарата во время производства, хранения и транспортирования.
ВР 1.1 Подготовка производственных помещений
Производственное помещение должно отвечать инструкции РДИ 64-30-84 «Требования по предупреждению микробной загрязненности продукции в производстве нестерильных лекарственных средств на предприятиях и организациях химико-фармацевтической промышленности». Вход в производственное помещение лиц, не имеющих отношения к технологическому процессу, строго ограничен. Ограничено перемещение персонала без производственной необходимости. В производственных помещениях запрещается курение и прием пищи. Ежедневно после чистки оборудования и складирования остатков сырья полы и стены моют одним из дезинфицирующих растворов. Уборочный материал и инвентарь хранят в специальном шкафу. Все емкости и инвентарь должны быть промаркированы несмываемой надписью «Стены», «Пол».
ВР 1.2 Приготовление дезинфицирующих растворов.
Дезинфицирующие растворы применяют для обработки рук персонала, оборудования, поверхностей. Растворы готовят в специально отделенном помещении и затем фильтруют во избежание попадания механических включений. Бутыль с дезинфицирующим раствором хранят в специально отведенном закрывающемся помещении. В качестве дезинфицирующих растворов применяют 76-80% раствор спирта этилового, растворы перекиси водорода (1-6%) с 0.5 % моющего средства, раствор хлоргекседина. Дезинфицирующие растворы рекомендовано менять еженедельно во избежание появления устойчивых штаммов микроорганизмов.
ВР 1.3 Санитарная обработка и подготовка производства.
При осуществлении технологического процесса в производстве фитопрепаратов соблюдении правил производственной и личной гигиены обслуживающего персонала должно обеспечить выпуск высококачественного готового продукта, охрану здоровья работающего персонала, безопасные условия труда, исключить микробное обсеменение препарата во время производства, хранения и транспортирования.
ВР 1.4 Подготовка оборудования.
Перед началом работы мастер смены проверяет готовность оборудования к работе: отсутствие остатков сырья и полупродуктов, чистоты рабочих частей, исправность пускателей и наличие этикетки с указанием наименования, серии, даты выпуска, фамилии и инициалов оператора. По окончании работы оператор производит полную уборку согласно инструкции. Используемое в производстве оборудование, промежуточную тару и инвентарь необходимо периодически подвергать мойке, чистке, дезинфекции.
ВР 1.5 Подготовка персонала.
В соответствие с инструкцией МУ 64- 09-001-2002 «Производство» лекарственных средств. Персонал фармацевтических предприятий. Основные требования» персонал должен быть одет в технологическую одежду (халат, куртка, брюки или комбинезон, шапочку, полностью закрывающую волосы), необходим респиратор или маска, перчатки резиновые, обувь или бахилы. В гардеробе верхней одежды персонал снимает уличную одежду, обувь, надевает тапочки и переходят в гардероб технологической одежды. Личные вещи персонал размещает в индивидуальных шкафчиках. Технологическую одежду хранят в отдельных шкафах. Надев технологическую одежду, персонал обязан провести обработку рук. Не реже 1 раза в год проводится инструктаж по правилам личной гигиены и медицинское обследование персонала (Рис.1.6).
Рис 1.6. Гардероб технологической одежды
ВР 2 Подготовка сырья
ВР 2.1 Измельчение сырья
Она включает подготовку сырья (измельчение до нужной степени, просеивание, взвешивание). Измельчение растительного материала осуществляется в измельчителе до различной крупности частиц на различных мельницах, траворезках, корнерезках (Рис. 1.7). Измельченную массу сырья не подвергают просеиванию, так как действующие вещества в мякоти и прожилках листьев, стеблях и других органах растения распределены неравномерно. Поэтому экстракторы загружают после смачивания в емкости или послойно всю измельченную массу сырья, состоящую из частиц различных размеров.
Рис.1.7. Шаровая мельница
ВР 2.2 Приготовление экстрагента.
Для проведения процесса экстрагирования сначала готовят экстрагент, состоящей из смеси спирта и воды. Концентрация спирта зависит от природы действующих веществ, содержащихся в растительном сырье. Если в составе сырья содержаться дубильные вещества или соли алкалоидов, в качестве экстрагента обычно используют 40% этиловый спирт. При наличии в сырье гликозидов используют 70% этиловый спирт. Вместе с гликозидами в сырье содержаться ферменты, способные катализировать гидролиз гликозидов. Ферменты не растворимы в спирте, 70% спирт позволяет их изолировать.
Расчетное количество спирта – ректификата загружают в мерник-смеситель (Рис. 1.8) и затем добавляют расчетное количество очищенной воды из мерника, в результате разности плотностей происходит самопроизвольное перемешивание растворителей. Для более быстрого и равномерного смешения применяют мерники-смесители с мешалками. В связи с тем, что измельченное растительное сырье набухает, объем экстрагента настоек, получаемых в соотношении 1:5, составляет 7-8 об. ч., для настоек, получаемых в соотношении 1:10 – 12-13 об. ч.
Рис. 1.8. Мерник для спирта
2 стадия. Экстрагирование.
Для получения настоек ГФ XI рекомендует использовать различные способы экстрагирования: мацерация, дробная мацерация, мацерация с принудительной циркуляцией экстрагента, вихревой экстракцией, перколяции.
2.1. Мацерация – это статический способ, т.к. сырье заливают экстрагентом и настаивают определенное время.
Подготовленное сырье помещается в мацерационный бак и заливается рассчитанным количеством экстрагента. Сосуд герметически закрывается крышкой. Настаивают при температуре 15-20 0 С и перемешивая в течение 7 суток, периодически перемешивают. Затем извлечение сливают, сырье отжимают. Отжатое сырье промывают небольшим количеством чистого экстрагента и вновь сырье отжимают. Отжатые вытяжки объединяют с основным извлечением и, если требуется, доводят чистым экстрагентом до нужного объема, вновь прессуется, все извлечения объединяются, и после отстаивания в течение 4-8 суток настойка фильтруется, стандартизуется и фасуется или упаковывается в бутылки.
