ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ЭКСТРАКЦИИ. Выполнила: Вагина Анастасия студентка гр. ХТ-408 а

Экстракция – это избирательное извлечение из смеси твердых или жидких веществ отдельных компонентов с помощью растворителя, обладающего избирательной растворимостью. Экстрагирование растворимых веществ из твердых материалов – один из важнейших процессов фармации.

Экстрагирование основано на диффузии биологически активных веществ из внутренних структур частиц материала в экстрагент и заканчивается при достижении равновесных концентраций. Диффузия бывает: молекулярная и конвективная. Молекулярная диффузия - это процесс переноса БАВ за счет хаотического движения самих молекул в неподвижной среде. Она характеризуется коэффициентом молекулярной диффузии D. Конвективная диффузия в отличие от молекулярной обусловлена движением фаз в результате встряхивания, перемешивания, изменения температуры и других внешних воздействий.

Способы экстрагирования делят на статистические динамические. В статических способах сырье периодически заливают экстрагентом и настаивают определенное время (мацерация, ремацерация) В динамических – предусматривается постоянная смена либо экстрагента, либо экстрагента и сырья (перколяция, реперколяция).

ОСОБЕННОСТИ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ С КЛЕТОЧНОЙ СТРУКТУРОЙ Наличие пористой перегородки, межклеточного пространства и клеточных ходов снижает скорость диффузии. Через поры перегородки могут пройти только те вещества, частицы которых не превышают размеров пор. Ещё в клетке наблюдается десорбция. Весь сложный комплекс диффузионных явлений, протекающих внутри кусочков растительного материала, называют внутренней диффузией.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭКСТРАКЦИИ Диффузия экстрактивных веществ из внутренней части клеток к их поверхности Диффузия веществ через ламинарный подслой, окружающий частицу и возникающий за счёт сил трения (сил вязкости) экстрагента при протекании через слой сырья Конвективный перенос экстрактивных веществ от наружной поверхности ламинарного подслоя в общий поток растворителя.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ЭКСТРАГИРОВАНИЯ На процесс экстрагирования растительного материала оказывает влияние ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе условий экстрагирования.

СТЕПЕНЬ И ХАРАКТЕР ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА. Во избежание осложнений при экстрагировании клеточных материалов применяют порошки средней крупности с поперечником 5 мм, а в отдельных случаях - даже 10 мм по наибольшему поперечнику. По предписанию ГФХ (статья № 349), для приготовления водных извлечений семена и плоды измельчают до частиц размером не более 0, 5 мм, стебли, кору, корни и корневища не более 3 мм, листья, цветки и травы - до частиц размером не более 5 мм.

РАЗНОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИЙ Разность концентраций является основной движущей силой диффузионного процесса. Диффузионный процесс при экстракции протекает до установления динамического равновесия в системе твердое тело-жидкость. Поэтому в процессе экстракции необходимо поддерживать максимальную разность концентраций, чего на практике достигают перемешиванием, циркуляцией экстрагента или заменой извлечения чистым реагентом. Время установления равновесия в системе при экстракции видов сырья, различающихся по анатомической структуре и содержащих различные действующие вещества, водой и спиртом обычно находится в пределах 3 -8 часов.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ Повышение температуры на 40 °С увеличивает скорость диффузии в 2 раза. Поэтому экстрагирование при помощи нагретых растворителей является эффективным приемом для интенсификации процесса извлечения, тем более что растворимость многих растворимых компонентов растительных материалов при нагревании увеличивается. Однако в случае извлечения лекарственного растительного материала, содержащего термолабильные вещества, или использования легколетучих экстрагентов повышение температуры недопустимо

ВРЕМЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ Необходимо стремиться к ускорению полноты извлечения, используя все факторы, ведущие к интенсификации процесса экстракции, так как действующие вещества имеют меньшую молекулярную массу, чем балластные, и диффундируют быстрее. Ускорение процесса экстракции целесообразно и с экономической точки зрения.

Выбор экстрагента Для экстрагирования полярных веществ с высоким значением диэлектрической постоянной используют полярные растворители: воду, метанол, глицерин; для неполярных – кислоту уксусную, хлороформ, эфир этиловый и другие органические растворители. Вязкость экстрагента Коэффициент диффузии обратно пропорционален вязкости экстрагента. Следовательно, в менее вязких жидкостях быстрее протекают диффузионные процессы. На вязкость извлекателей большое влияние оказывает температура, поэтому при необходимости экстракции извлекателем с большой вязкостью его целесообразно использовать в нагретом состоянии.

ДОБАВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ. Для увеличения скорости экстрагирования и большей полноты извлечения действующих веществ применяют в виде добавок к извлекателю ПАВ. Эти вещества значительно ускоряют процесс экстракции веществ из растительного сырья. К ПАВ относятся органические соединения, в молекулы которых входят одновременно полярные группы (например, -ОН, -СООН, -NН 2) и неполярные углеводородные цепочки.

Гидродинамика слоя растительного сырья Движущей силой перемещения жидкостей через слой сырья служит разность давлений. Применение законов гидродинамики позволяет найти разность давлений, необходимую для перемещения определённого количества жидкости с нужной скоростью. Пористость и порозность сырья Пористость сырья – это величина пустот внутри растительной ткани. Чем она выше, тем больше образуется внутреннего сока при набухании. Порозность – это величина пустот между кусочками измельченного материала. От величины пористости и порозности зависит скорость смачивания и набухания материала.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИЙ, ПУЛЬСАЦИЙ, ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ СЫРЬЯВ СРЕДЕ ЭКСТРАГЕНТА. При интенсивном воздействии на твердые частицы появляются сильные турбулентные течения, способствующие переносу масс, растворению веществ. При интенсивном колебании частиц сырья в местах трения происходит локальное повышение температуры, уменьшение вязкости экстрагента. В результате увеличения турбулентности пограничный диффузионный слой истощается или же будет иметь предельно малую толщину. Следствием интенсивных колебаний является чередование зон сжатия и растяжения. При этом в момент растяжения в экстрагенте образуются полости разрыва жидкости (кавитационные зоны), которые захлопываются с силой в несколько сот атмосфер.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДОВ При экстрагировании с помощью электрических разрядов ускоряется процесс извлечения БАВ потому, что из-за искрового разряда в сырье происходит микровзрыв, разрывающий клеточные структуры материала. Процесс извлечения протекает быстрее за счет вымывания экстрактивных веществ и пульсации, увеличивающих скорость движения экстрагента.