Фиты. 1. Исторические этапы развития фитохимии и организации производства фитопрепаратов
 Скачать 3.58 Mb.
|
|
33.Вторая модификация экстракционного метода выделения и очистки алкалоидов. Вторая модификация экстракционного способа заключается в первичной экстракции смоченного раствором аммиака растительного сырья органическим растворителем (например, дихлорэтаном, хлороформом). Основания алкалоидов переходят в вытяжку вместе с рядом балластных соединений. Общее количество экстрактивных веществ составляет около 3-5% (если содержание алкалоидов в сырье менее 1%). Процесс очистки алкалоидов от смол, пигментов, жироподобных веществ и других сопутствующих компонентов проводят путём экстракции 10% раствором серной кислоты, куда алкалоиды переходят в виде солей, а основная масса балластных веществ остаётся в органическом растворителе. Водную вытяжку обрабатывают активным углем для удаления примесей пигментов, раствор фильтруют, алкалоиды осаждают раствором аммиака или другой щелочи в реакторе с мешалкой и рубашкой при охлаждении. Осадок отделяют на центрифуге и сушат. Выход алкалоидов обычно составляет 55-65% их содержания в сырье. Вторая модификация экстракционного метода имеет меньшее количество стадий, алкалоиды выделяются более очищенными при более высоком выходе. Недостатки метода следующие: 1)Необходимость использования больших количеств органического растворителя для экстракции растительного сырья. 2)Повышенные требования к герметизации экстракторов во избежание загрязнения окружающей среды парами экстрагента. 3)Повышенные требования по технике безопасности, так как пары органических растворителей токсичны и огнеопасны. Необходимость использования мошной приточно-вытяжной вентиляции. 4)Громоздкость оборудования. 5)Трудоёмкость процесса. 34. Непрерывное противоточное экстрагирование. Аппараты многократного орошения. Принципы работы на примере карусельного аппарата фирмы Rosc Downs Работа аппаратов этого типа основана на непрерывном орошении двигающегося сырья циркулирующей вытяжкой, концентрация которой возрастает за счёт противоточной организации процесса. Принцип роботы Карусельный экстрактор состоит из цилиндрических корпуса (I) и ротора (2), медленно вращающегося вокруг вертикальной оси и разделённого вертикальными перегородками на камеры (3). Под ротором расположен цилиндрический сборник (4) для стекающего из ротора извлечения, также разделенный на секции вертикальными перегородками. Каждая секция снабжена циркуляционной системой (5) (насос, оросители) для подачи извлечения из сборника в секцию, расположенную над ним. Экстракт, перемещая из секции в секцию, насыщают экстрагируемыми веществами и в виде концентрированного извлечения сливают в сборник. В секцию «а» загружают растительный материал и сюда же насосом (6) подают извлечение из секции «b», a далее концентрированное извлечение насосом (7) сливают в сборник. Чистый экстрагент насосом (8) подают на истощённое сырьё в секцию «с», он проходит через слой растительного материала, извлечение фильтруют через ситчатое дно (9) подвижного барабана и собирают в нижнюю секцию неподвижного барабана. Благодаря создаваемой разности концентрация из истощённого сырья извлекают остатки лекарственных веществ. Вытяжку из секции «c» насосом (10) передают на менее истощённое сырьё в секцию «д». Благодаря создаваемой разности концентраций в неё переходит дополнительное количество лекарственных веществ. Указанным образом процесс протекает в каждой секции (количество секций 12-16). В секции «к» дно откидывают в подвижном и неподвижном барабанах и шрот выводят из экстрактора. Из секции «а» получают концентрированную вытяжку в соотношении 1:1, т.е. можно получить жидкий экстракт. Время экстракции 3-4 часа (время одного оборота), выход около 95-97%. Особый интерес представляют экстракторы с двумя и более ярусами, в которых сырьё перегружается с яруса на ярус, перемешиваясь и обновляя поверхность фазового контакта. Это имеет большое значение, так как в неподвижном слое сырьё может слеживаться, в результате резко сокращается эффективная межфазовая поверхность и снижается эффективность экстрагирования.  плюсы: •чёткое секционирование аппаратов по жидким фазам и в ряде случаев по твёрдым фазам, что позволяет создавать максимальную разность концентраций и получать концентрированное извлечение. •в результате многократной фильтрации вытяжки через слой сырья получат экстракты высокой степени чистоты – отсутствие необходимости в трудоёмкой стадии последующей их очистки •возможность организации процесса по совмещенной схеме •надежность аппаратов в эксплуатации, их герметичность минусы: •низкий коэффициент использования объема аппаратов (0,5-0,6) •возможность слеживания частиц тканей и уменьшение эффективной поверхности экстракции из-за неподвижности слоя сырья •наличие большого количества насосов для циркуляции 35. Органические кислоты. Характеристика, способы извлечений из них в технологии ФП Кислоты м/находиться в растениях в свободном виде и в виде солей. Распространены алифатические: летучие – изовалериановая, муравьиная; нелетучие: с карбоксильными и карбонильными группами. Уксусная кислота есть почти во всех растениях. Лимонная кислота – в лимоне и свекле Винная – в винограде, рябине Ароматические кислоты: бензойная (в эфирных маслах), салициловая (малина, осина), галловая. Из алициклических кислот – производные циклогексана – хинная (черника, клюква) Очистка: осаждение солями тяжелых металлов, экстракция жидкость-жидкость, ионный обмен, адсорбция (на Al2O3 или силикагеле) 36. Первая модификация экстракционного метода выделения и очистки алкалоидов Экстракцию сырья производят водой или раствором разбавленной кислоты, т.е. алкалоиды экстрагируют в виде солей. Соли, как правило, хорошо растворимы в воде. Разбавленные раствори кислот используют, если алкалоиды относятся к слабым основаниям и соли их легко гидролизуются в водных растворах. Затем для очистки водную вытяжку подщелачивают раствором аммиака (или, при допустимости, раствором гидроксида или карбоната натрия) до рН = 10-11, алкалоиды (основания) экстрагируют дихлорэтаном, хлороформом или другим органическим растворителем, не смешивающимся c водой. Если в водной вытяжке содержится относительно большое количество органического растворителя, его регенерируют путем отгонки. Экстракция жидкости жидкостью позволяет отделить алкалоиды от большей массы балластных веществ (сахаров, солей, белков, красящих веществ и т.д.). Однако часть сопутствующих веществ (например, ряд пигментов, органических кислот, спиртов) переходит в органический растворитель. Чтобы отделить от них алкалоиды, производят экстракцию дихлорэтановой вытяжки 10% раствором серной кислоты. При этом алкалоиды в виде солей переходят в водный раствор. Процесс экстракции часто проводят, используя частичный противоток (для получения концентрированной вытяжки), или водную вытяжку концентрируют путём упарки. Для удаления остатков пигментов, солей железа водный раствор алкалоидов обрабатывают активированным углем, раствор фильтруют, алкалоиды осаждают при перемешивании и охлаждении 25% раствором аммиака, доводя значение pH до 11-12. Полученный осадок отфуговывают и сушат. Если алкалоиды относительно растворимы в воде, после добавления аммиака их экстрагируют органическим растворителем, который затеи отгоняют и получают смесь оснований алкалоидов. Выделенная смесь алкалоидов может быть использована для получения новогаленового препарата или поступает на стадию разделения алкалоидов для выделения индивидуальных соединения и получения их солей. Представленный метод позволяет выделить очищенный комплекс алкалоидов с выходом порядка 45-60%. плюсы: доступный, дешевый, удобный с точки зрения охраны труда и ТБ экстрагент - вода минусы: В процессе экстракции сыры: получат разбавленные растворы с большим количеством балластных веществ, значительно превышающим содержание алкалоидов (около 30% массы сырья). Процесс очистки многостадийный, трудоёмкий, связан с использованием сложного оборудования. Часто процесс экстракции сопровождается образованием стойкой эмульсии на границе раздела фаз, что затрудняет их разделение и приводит к потерям алкалоидов При концентрировании вытяжки возможно разложение и окисление алкалоидов 37.Непрерывное противоточное экстрагирование. Аппараты погружного типа: пружинно-лопастной, шнековый. Их характеристика. Метод противоточной непрерывной экстракции Этот метод используют для крупномасштабного и, как правило, массового производства, связанного с переработкой больших объёмов растительного сырья. Целесообразно использовать непрерывно действующие экстракторы со стабильным режимом экстрагирования, когда одновременно с определённой скоростью в экстрактор загружают растительный материал и с противоположной стороны подают экстрагент, сливают вытяжку и выгружают шрот. Противоточный принцип подачи сырья и экстрагента, непрерывное перемещение не только жидкой, но и твёрдой фазы способствуют достижению высокой разности концентраций, конвективной диффузии экстрагируемых веществ в слое экстрагента и созданию большой эффективной поверхности экстракции. Это в значительной мере интенсифицирует процесс экстрагирования. Характерная особенность аппаратов погружного типа — перемещение сырья в объёме растворителя. По расположению экстракционной камеры эти аппараты подразделяют на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные экстракторы имеют более высокий коэффициент заполнения (е), чем горизонтальные, однако горизонтальные удобнее в эксплуатации. Среди вертикальных аппаратов наиболее известен шнековый экстрактор Гельдербрандта Он состоит из двух вертикальных и одной соединительной горизонтальной колонн, внутри которых расположены перфорированные шнеки. Скорость вращения шнеков каждой из колонн различается и увеличивается по ходу твёрдой фазы в отношениях 1:2:3 (для предотвращения образования уплотнений материала в корпусе экстрактора). Каждая колонна представляет собой стальной цилиндр. Загрузоч¬ная и экстракционная колонны имеют паровые рубашки. Внутри каждой колонны расположены шнековые валы с перфорирован¬ным перьями (витками) с диаметром отверстий, равным 5 мм. Для предотвращения проворачивания материала шнеками по длине колонны приварены 6 прямоугольных планок. Загрузочная ко¬лонна в верхней части имеет фильтр для выходящего извлечения.  В верхней части экстракционной колонны установлен двухлопастной сбрасыватель шрота, вращающийся в направлении, обратном направлению шнека, и в 3 раза быстрее. Удаление материала из колонны проводят через специальный хобот. Растворитель подают через сопло (трубку с диаметром 3 мм, расположенную в верхней части экстракционной колонны, но ниже сбрасывателя шрота). Экстрагент в аппарате движется противо¬током за счёт напора и различных уровней расположения входного и выходного штуцеров. Шнеки могут вращаться с различной скоростью, что изменяет время прохождения шрота через аппарат от 30 до 60 мин. Отделом научно-исследовательских работ СПХФА предложена горизонтальная модель непрерывно действующего пружинно-лопастного экстрактора специально для галеновой промышленности, прошедшая испытания в лабораторных и полузаводских условиях.  Экстрактор состоит из корпуса (1), разделённого на 15 секций (2). В каждой секции имеется вал на двух подшипниках. На нём жёс¬тко укреплён барабан (3), на котором закреплены два ряда дуго¬образных пружинных лопастей (4). Валы приводятся в движение электромотором через редуктор и ряд шестерён. Под дном экст¬рактора находится камера (5) с электронагревателем. В переднюю часть аппарата помещена камера (6) для сбора и вывода извлече¬ния. В передней верхней части экстрактора находится бункер (7), обеспечивающий поступление в экстрактор предварительно из¬мельчённого растительного сырья через дозатор (8). В задней ча¬сти экстрактора расположена транспортёрная лента (9), выгру¬жающая из экстрактора истощённое сырьё, которое сбрасывается по лотку (10). Свежий извлекатель поступает в экстрактор через сопло (11).Экстрактор работает по принципу противотока. Измельчённый растительный материал подают в бункер (7), из которого при по¬мощи дозатора он поступает в первую секцию экстрактора, где находится в той или иной мере насыщенный действующими ве¬ществами извлекатель. Здесь растительное сырьё с помощью ло-пастей погружается в жидкость. Эта масса при помощи тех же лопастей прижимается к стенке секции, где происходит отделе¬ние лишней жидкости. При выходе лопастей из секции пружины выпрямляются и перебрасывают намокшее сырьё в другую секцию и т.д. Извлекатель из сопла (11) мелкими струйками или каплями обмывает истощённый материал, удаляемый при помощи транспортёра из камеры экстрактора. Этот извлекатель с транспортёра поступает в 15-ю секцию, а затем после экстрагирования растительного материала в 14-ю, потом в 13-ю, 12-ю секции и тд., т.е. течёт навстречу движению растительного материала. Экстрактор закрыт герметично, что даёт возможность применять для экстрагирования сырья спирто-водные смеси. Экстрагирование на этом экстракторе можно производить любыми извлекателями в широком диапазоне температур. В зависимости от физико-химических свойств сырья экстрагирование протекает за 75-120 мин. Основные преимущества аппаратов погружного типа — высокий коэффициент использования объёма аппарата (до 0,9), достижение хорошего контакта между фазами, а также возможность интенсифицировать процесс путём установки вибраторов, пульсаторов и т.д. Недостатки: 1.Значительное продольное перемешивание вытяжки, что существенно снижает движущую силу процесса (разность концентраций). Для компенсации потерь, связанных с продольным смешением, аппараты погружного типа должны работать с повышенным соотношением экстрагент-сырьё, т.е. на них целесообразно получать не концентрированные, а разбавленные вытяжки. 2.Непрерывное перемешивание сырья приводит к его измельчению, а следовательно к загрязнению получаемых вытяжек мелкими частицами, что требует дополнительной их очистки. 3.Аппараты этого типа устойчиво работают на стандартном сырье. Небольшие отклонения во фракционном составе сырья могут вызвать образование уплотнений и нарушение противотока, так как слой сырья в аппарате имеет большое гидравлическое сопротивление. Область применения экстракторов погружного типа — экстракция относительно крупного растительного сырья с небольшим количеством мелких фракций для получения извлечения в соотношении 1:5-1:10, что используется в крупнотоннажном массовом производстве. 38.Эфирные масла. Их классификация. Особенности технологии и стандартизации. К эфирным маслам относят летучие жидкие смеси органических веществ, содержащиеся в растениях и обусловливающие их запах. В составе эфирных масел находятся терпеноиды, углеводороды, спирты, слож-ные эфиры, лактоны, кетоны, ароматические соединения и т.д. Известно более 1000 соединений, выделенных из эфирных масел. В эфирных маслах преобладают терпеноидные соединения и их кислородосодержащие производные. Терпеноидами называют соединения, построенные из изопреновых звеньев (С5Н8). Природные терпеноидные соединения, выделенные из эфирных масел, подразделяют на монотерпеноиды (С10Н16 и С10Н18), сесквитерпеноиды (С15Н24 и С15Н26), дитерпеноиды (С20Н30 и С20Н32), ароматические терпеноиды и фенилпропаноиды. •К монотерпеноидам относят алифатические (ацик¬лические), моноциклические и бициклические со-единения. -К ациклическим соединениям относят, например, гераниол, содержащийся в маслах розовом, гера-ниевом и эвкалиптовом, из моноциклических наиболее известны лимонен и ментол. Лимонен выделен, например, из плодов тмина и укропа, ментол — из масла мяты. -Из бициклическихмонотерпеноидов наиболее распространены камфен, пинен и их кислородные производные борнеол, камфора. •Широко распространены в эфиромасличных растениях сесквитерпеноиды, подразделяемые на алифатичес-кие (ациклические), моноциклические, бициклические и трициклические. Наиболее известны азулен и хамазулен, выделенные из цветков ромашки В составе эфирных масел содержатся фенолы, например тимол (выделен из травы тимьяна), фенилпропаноидные соединения, например анетол (содержится в эфирном масле плодов аниса и фенхеля). Лактонную группировку содержит сантонин, выделенный из цветков цитварной полыни.  Распространение и анализ эфирных масел Наиболее часто эфирные масла содержатся в растениях семейств губоцветных, зонтичных, сложноцветных. Эфирные масла накапливаются в разных частях растений, преимущественно в плодах, в мень¬шей степени в листьях и стеблях. У хвойных растений эфирные масла содержатся в коре и древесине, у валерианы — в подземных органах. Качественный состав эфирных масел неоднороден. Для медицинс¬ких целей сырьё, содержащее эфирные масла, заготавливают от дикорастущих и (чаще) от культивируемых растений. Методы анализа. Для количественного определения эфирного масла предложены экстракционные способы и методы, основанные на перегонке эфирного масла с водяным паром. Метод отгонки, разработанный А.С. Гинзбергом, принят ГФ XI. Качественный анализ состава эфирных масел осуществляют методами ГЖХ и ВЭЖХ. Методы выделения эфирных масел Существуют следующие методы выделения эфирных масел: поглощение эфирных масел животными жирами (анфлераж), маслами, сорбентами, механический способ (прессование), отгонка с водяным паром, экстрагирование летучими экстрагентами, экстрагирование сжиженными газами. Два первых метода позволяют выделять эфир¬ные масла с небольшим выходом, поэтому большее применение нашли остальные методы. •Перегонка с водяным паром — наиболее распространённый метод выделения эфирных масел, так как позволяет выделять смесь летучих компонентов при температуре ниже температуры их кипения. Отгонку их осуществляют при 99,5-99,8 °С независимо от температуры кипения отдельных компонентов. •Если эфирное масло частично растворимо в воде или при длительном воздействии горячего пара изменяется природа соединений (изомеризация нестойких соединений, гидролиз в присутствии воды и т.д.), применяют их экстрагирование летучими экстрагентами. Это метод дороже, более трудоёмкий и сложный, чем предыдущий. Отсутствует растворитель, удовлетворяющий всем предъявляемым требованиям. Обычно используют петролейный эфир, бензол, спирт, но при этом наряду с эфирным маслом экстрагируются и сопутствующие вещества. •Экстрагирование сжиженными газами. Используют угле кислый газ, жидкий пропан, бутан и фтор-хлор производные метана (фреоны). Достоинства метода: высокая растворимость в сжиженных газах терпеноидов и сесквитерпенов, исключение воздействия высоких температур (экстрагирование ведут при 20 °С и давлении 8-9 атм), быстрота процесса (40-45 мин), возможность получения экстрактов, содержащих действующие вещества в нативном состоянии, возможность мно¬гократного использования экстрагента. Недостатки: необходимость использования сложного оборудования, работающего под давлением. |