Разработка новой технологии получения и хранения сухих экстрактов

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. [10]

2. Экстрагирование с помощью электрических разрядов. Применение электроимпульсных разрядов позволяет ускорить экстрагирование из сырья с клеточной структурой. Для этого применяется импульсный электроплазмолизатор. Внутри экстрактора с обрабатываемым сырьем помещают электроды, к которым подают импульсный ток высокой или ультравысокой частоты. Под воздействием электрического разряда 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. [40]

Из-за искрового разряда в жидкости образуются плазменные каверны, 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. [38]

3. Экстрагирование с использованием электроплазмолиза и электродиализа. 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. Выход сока увеличивается на 20-25%. Время обработки сырья электрическим током составляет доли секунды. [40,22]

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. 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 %.[15]

4. Экстрагирование сжиженными газами. Сущность метода заключается в экстрагировании растительного материала сжиженным углерода диоксидом или другими газами с дальнейшим испарением экстрагента и получением концентрата суммы извлекаемых БАВ.

Аппаратурное оснажение процесса: камера для замачивания ЛРС, камера для измельчения ЛРС, установка для экстракции сырья сжиженным углекислым газом.

Достоинства метода: экстракты отличаются более высоким содержанием биологически активных веществ, устойчивостью при хранении, устойчивостью к микробной контаминации.

Недостатки метода: дороговизна оборудования и энергозатраты.

Применение метода: на крупных заводах для получения препаратов из растительного сырья, содержащего эфирные масла, полифенольные соединения, алкалоиды и гликозиды. [38,3]

1.3.5 Очистка извлечений.

 Выбор способа очистки извлечений зависит от применяемого экстрагента. Но стандартными способами остаются отстаивание и фильтрование вытяжек. [20]

1. Отстаивание и фильтрование. В процессе экстрагирования лекарственного сырья из разрушенных клеток растительного материала в извлечение переходят (механически вымываются) белки, слизи, мельчайшие частички оболочек органоидов и ряд малорастворимых веществ. В результате воздействия ферментов и различных окислительно-восстановительных процессов в извлечении также образуется дополнительная взвесь. Для облегчения удаления осадка и его формирования извлечения отстаивают при пониженной температуре (ниже 10 °С) в течение 2 сут и более (требования ГФ XI, вып. 2, с. 166). В этих условиях резко снижается растворимость труднорастворимых соединений и быстрее формируется осадок. Это предотвращает возможность образования осадка, недопустимого в процессе хранения жидких фитопрепаратов в складских помещениях, где обычно поддерживают низкую температуру. В ряде случаев извлечения освобождают от балластных веществ осаждением с помощью органических растворителей (этанола, метанола, ацетона), разрушающих гидратную оболочку белковых молекул, или кипячением (коагуляцией под влиянием тепловой денатурации). Для удаления смолообразных балластных веществ к извлечению добавляют адсорбенты (активированный уголь, тальк), адсорбирующие смолы и способствующие их осаждению. [41,42,5]

После отстаивания извлечения отделяют от осадка методом декантации из отстойников (седиментаторов), чаще путём фильтрации, Фильтрование водных вытяжек принципиально не отличается от фильтрования водных растворов, т.е. его осуществляют на фильтрах, работающих под вакуумом (нутч-фильтрах), под давлением (друк-фильтрах) или на фильтрпрессах. [10]

Если образуется тонкодисперсный осадок, для разделения фаз целесообразно использовать центробежные сепараторы. Фильтрование легковоспламеняющихся жидкостей (спиртовых, эфирных и др.) представляет определённые трудности в связи с возможностью воспламенения и взрыва паров экстрагента с воздухом. Поэтому для фильтрации подобных вытяжек используют друк-фильтры, работающие под давлением азота, углекислого газа, флегматизированного воздуха. [38]

2. Очистка водно-этанольных извлечений.

Если в качестве экстрагента  используются водно-этанольные смеси  невысокой концентрации, то возможно применение всех перечисленных выше способов очистки. Кроме того, возможно применение метода замены растворителя. Например: к водно-этанольному извлечению добавляют воду, при этом липофильные вещества (хлорофилл, смолистые вещества) выпадают в осадок. [38]

1.3.5 Сушка извлечений.

В промышленных условиях в производстве сухих экстрактов используются два способа сушки:

1) Высушивание в вакуум-выпарных аппаратах через стадию получения густого экстракта.

Очищенные вытяжки упаривают  под вакуумом при температур 50—60 °С и разрежении 600-650 мм рт. ст. до требуемой консистенции. При сгущении спиртовых вытяжек или вытяжек после спиртоочистки вначале отгоняют спирт, не включая вакуум. Аппаратура, используемая для упаривания вытяжек фармацевтическом производстве, имеет свои особенности, объясняется это тем, что в вытяжке содержатся биологически активные вещества, 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 есть слабая циркуляция в фармацевтическом производстве применяют крайне редко. Наибольшее применение, как надежные в работе, высокоэффективные удобные в обслуживании и малоэнергоемкие нашли такие конструкции, как прямоточный роторный, циркуляционный вакуум-выпарной аппарат и пенный испаритель. [40,20]

- Роторный прямоточный аппарат. Имеет вертикальный корпус с паровой рубашкой. По центру корпуса расположен ротор в виде вертикального вращающегося вала с шарнирно закрепленными на нем скребками. Подлежащая упариванию вытяжка подается в верхнюю часть корпуса роторного выпарного аппарата через штуцер в полость распределительного кольца из которого вытекает в виде многочисленных струек, смачивающих вращающиеся скребки. Со скребков вытяжка разбрызгивается на обогреваемую цилиндрическую поверхность корпуса в виде тонкой пленки, из которой происходит испарение растворителя. Сгущающаяся вытяжка снимается скребками и под действием силы тяжести стекает в нижнюю коническую камеру, из которой непрерывно отводится через штуцер. В сепарационной камере из вторичного пара отделяются капли жидкости с помощью каплеотбойника. Образующийся вторичный пар без капель увлеченной жидкости поступает в верхнюю часть сепарационной камеры и через патрубок отводится к конденсатору. Роторный испаритель может работать как под атмосферным давлением, так и под вакуумом. [10]

- Циркуляционный вакуум-выпарной аппарат. Также может работать как под вакуумом, так и под атмосферным давлением. Обычно аппарат изготовляется из термостойкой боросиликатной стекломассы, что позволяет контролировать процесс, включая циркуляцию упариваемой вытяжки, конденсацию паров экстрагента, количество упаренной вытяжки и объем сконденсированногр экстрагента. [38]

В колбу-приемник, затягивают вытяжку, подлежащую упариванию. В калорифер подают греющий пар и отводят образующийся конденсат. В зоне калорифера вытяжка быстро закипает и в виде парожидкостной смеси выбрасывается в колбу-расширитель, где интенсивно циркулирует, образуя большую поверхность испарения. Пары отводятся в холодильник-конденсатор, где охлаждаются холодной водой. Сконденсировавшиеся пары экстрагента собираются в колбе-приемнике и отводятся после снятия вакуума в установке. Неиспарившаяся вытяжка из колбы стекает вниз по в колбу, из которой вновь поднимается по трубе, закипает от калорифера  и выбрасывается в колбу. Такая циркуляция упариваемой вытяжки продолжается до получения заданного конечного объема вытяжки, после чего сконцентрированную вытяжку и чистый экстрагент сливают, а в установку загружают новую порцию вытяжки. [15]

- Пенный испаритель. применяют для упаривания водных вытяжек, так как в нем не предусмотрена конденсаци вторичного пара. Аппарат высокоэффективен, малоэнергоемок, удобен в эксплуатации. [14]

 Сгущенное извлечение сушат в вакуум-сушильных шкафах или вакуум-вальцовых сушилках при температуре не выше 50-60 ⁰С до массы, имеющей влажность не более 5%. Измельчение полученной массы, как правило, проводится на шаровых мельницах. Просеивание измельченного материала осуществляется с использованием машин с плоскими ситами. [2]

Рис. 5. Схема вакуум-вальцовой сушилки: 1 – корпус, 2 – валки, 3 – скребок.

2) Высушивание в распылительной сушилке, минуя стадию сгущения.

Сушка вытяжек осуществляется в распылительных сушилках, где жидкая вытяжка распыляется в очень мелкие капли в большой камере. Снизу, навстречу оседающим каплям, подается с помощью вентилятора нагретый воздух (его температура около 150—200 °С), при этом перегрева, материала не происходит, так как все тепло воздуха уходит на изменение агрегатного состояния влаги из капелек вытяжки. Температура высушиваемого материала не превышает 50—60 °С. [14]

 

 

 

 

 

Рис.6. Схема распылительной сушилки непрерывного действия

Высушиваемый материал (жидкость) из сборника (1) посредством вращающегося диска или механической форсунки (2) распыляется в сушильной камере (3). Воздух, пройдя калорифер (4), вентилятором (5) подается в сушильную камеру. Мельчайшие капли жидкости, омываемые со всех сторон горячим воздухом (температура 150—200 °С), в течение долей секунды теряют влагу и осаждаются в виде тонких порошкообразных частиц на дне камеры. Сухой порошок удаляется из сушильной камеры с помощью скребков и щеток (7), отводится к шнеку (8) и далее попадает в сборник готового продукта (9). Отработанный воздух с большим количеством высушенного материала в виде пыли поступает в систему рукавных фильтров (6), очищается и удаляется в атмосферу. [47]

3) Возможно использование сублимационной сушки.

 При этом раствор (вытяжку) замораживают, помещают в сублимационную камеру» где создают глубокий вакуум (остаточное давление несколько микрометров). В таких условиях влага из замороженного материала сублимируется, т. е. испаряется, минуя жидкую фазу. Однако она слишком дорогостояща. [44]

1.3.6 Стандартизация. Стандартизация сухих экстрактов проводится последующим показателям:

1. Описание (цвет, запах,  однородность).

2. Подлинность (качественные  реакции, хроматографический анализ, УФ-спектр).

4. Содержание БАВ (указанный показатель определяется химическим, физико-химическим, или биологическим методом. Биологический метод используется, если содержатся сердечные гли-козиды, активность выражается в лягушачьих единицах действия (ЛЕД), или кошачьих единицах действия (КЕД).

5. Влагосодержание (методика  ГФ XI изд., вып. II, с.161). При этом содержание  влаги не более 5 %.

6. Содержание тяжелых  металлов (методика ГФ XI изд., т. II, с. 161 - в сухих экстрактах данный показатель не должен превышать 0,01 %).

7. Микробиологическая чистота. В сухих экстрактах не должно содержаться более 10⁴ аэробных бактерий, 10² дрожжевых и плесневых грибов, энтеробактерий не более 10². При отсутствии Salmonella, Escherchia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus. [26,35,5]

Возможно доведение до норм стандарта:

1. Досушивание до определенной  влажности.

2. Смешивание с индифферентными  наполнителями (сахаром, декстрином  и т. д.). [38]

1.3.7 Фасовка, упаковка. Сухие экстракты фасуют в небольшие банки обычно темного стекла, массой не более 100 г. Для предотвращения отсыреваемости склянки укупоривают герметично. Фасовочные машины могут работать по объемному и весовому принципу. [9]

 

 

1.4 Общая характеристика сухого экстракта бессмертника

 

Экстракт бессмертника сухой. Extractum Helichrysi arenarii siccum.

Состав: флавоны (основной компонент), горечи, дубильные вещества, стерины, эфирные масла и другие вещества. [1]

Форма выпуска лекарства. Гранулированный крупный порошок буровато-желтого цвета содержащий экстракт из цветков бессметртника в смеси с молочным сахаром и магния оксида (одна часть препарата соответствует четырем частям цветков бессмертника). Упаковывается в банки тёмного стекла. [19]

Применение и дозы препарата. Внутрь по 1 г 3 раза в день. Курс лечения 2—3 недель.

Фармакологическое действие. Средство растительного происхождения; оказывает желчегонное, холекинетическое, холеретическое, противовоспалительное, антибактериальное, спазмолитическое и ранозаживляющее действие. Усиливает секрецию желчи и увеличивает содержание в ней билирубина, повышает тонус желчного пузыря и способствует оттоку желчи. Оказывает расслабляющее действие на гладкую мускулатуру сфинктеров желчного пузыря и желчевыводящих путей, изменяет вязкость и химический состав желчи. Стимулируя выделение желудочного сока и замедляя эвакуаторную функцию желудка и кишечника, способствует более качественному перевариванию пищи. Активирует внешнесекреторную деятельность поджелудочной железы; расширяет кровеносные сосуды кишечника. Способствуя выделению холестерина с желчью, оказывает гипохолестеринемическое действие; обладает антибактериальной активностью в отношении грамположительных бактерий, повышает активность метронидазола и аминохинола при лечении лямблиоза. Стимулирует регенеративные процессы в тканях глаза. [46]