Вопросы и ответы фармтехнология. Непрерывный и периодический технологический процесс
 Скачать 6.32 Mb.
|
|
26. Массообмен через полупроницаемые мембраны. Характеристика мембранных процессов. Использование в фармацевтической технологии. Основные мембранные методы: обратный осмос, испарение через мембрану, ультрафильтрация, диализ, электродиализ. Наиболее универсальный метод – разделение с помощью полупроницаемых мембран. Применение мембран дает значительный экономический (малая энергоемкость) и экологический эффекты. Основные мембранные методы разделения: обратный осмос, ультрафильтрация, микрофильтрация, диализ, электродиализ, испарение через мембраны, мембранная дистилляция и Механизм переноса различных веществ через полупроницаемые мембраны : что в полупроницаемой мембране существуют поры, размеры которых достаточны для того, чтобы пропускать растворитель, но слишком малы для того, чтобы пропускать молекулы или ионы растворенных веществ. Теория молекулярной диффузии основана на неодинаковой растворимости и на различии коэффициентов диффузии разделяемых компонентов в полимерных мембранах. Теория капиллярно-фильтрационной проницаемости основана на различии физико- химических свойств граничного слоя жидкости на поверхности мембраны и раствора в объеме. Так, граничный слой жидкости обладает упорядоченной структурой, отличается составом и, следовательно, вязкостью, растворяющей способностью. На поверхности внутри пор капилляров мембраны, погруженной в раствор электролита, возникает граничный слой связанной воды. Связанная в этом слое вода теряет растворяющую способность по отношению к растворенным в объеме солям. Следовательно, селективность мембраны тем выше, чем больше толщина граничного слоя и чем больше размеры гидратированных ионов соли Классификация мембранных процессов По виду основной движущей силы: - баромембранные процессы – движущая сила - градиент давлений (обратный осмос, ультра- и микрофильтрация); - диффузно-мембранные процессы – движущая сила - градиент концентраций (диализ, испарение через мембрану, мембранное разделение газов); - электромембранные процессы – движущая сила - градиент электрического потенциала (электродиализ, электроосмос); - термомембранные процессы – движущая сила - градиент температур (мембранная фильтрация). Мембрана – полупроницаемая перегородка, пропускающая определенные компоненты жидких или газовых смесей. Основные требования: - высокая разделяющая способность (селективность); - высокая удельная производительность (проницаемость); - химическая стойкость к действию среды разделяемой системы; механическая прочность (достаточная для сохранности в процессе монтажа, транспортировки, хранения и эксплуатации); - свойства не должны меняться в процессе эксплуатации. Для изготовления мембраны применяют различные полимеры (ацетаты целлюлозы, полиамиды, полисульфон), керамику, стекло, металлическую фольгу, что обуславливает свойства мембран и их прочность в процессе эксплуатации классификация мембран в зависимости от механической прочности. 1. Уплотняющиеся (полимерные): отличаются эластичностью, что упрощает их герметизацию в аппаратах - с анизотропной структурой; растворы полимеров с различными добавками - с изотропной структурой. получают облучением тонких полимерных пленок заряж. частицами или электромагнитным излучением с последующим травлением химическими реагентами, их называют ядерными мембранами или нуклеопорами 2. С жесткой структурой: - металлические; высокой пористостью и очень узким распределением пор по размерам. Они не подвержены воздействию бактерий, химически стойки в различных средах - керамические; для проведения процессов микро- и ультрафильтрации, их можно использовать для разделения и очистки агрессивных сред, в том числе и при повышенных температурах - из пористого стекла; высокой хим. стойкостью и жесткостью структуры, не подвержены действию микроорганизмов. Эти свойства позволяют использовать их при разделении растворов в широком интервале рН (1-10) - нанесенные: пропитанные и напыленные; - динамические. получают фильтрованием раствора, содержащего специальные добавки диспергированных веществ, 3. Пористые. в процессах обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации 4. Непористые (диффузионные). В виде геля, для разделения газов, жидких смесей методами испарения через мембрану, диализа 5. Жидкие - в-во раст в жидкой мембране и диффундирует Обратный осмос (гиперфильтрация) относится к баромембранным процессам. Процесс заключается в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемую мембрану, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы или ионы растворенных веществ. Давление должно превышать осмотическое во много раз В основе описываемого метода лежит явление осмоса – самопроизвольного переноса растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор до достижения равновесия. Давление, при котором устанавливается равновесие, называется осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то перенос растворителя будет происходить в обратном направлении. Достоинства: 1.очистка воды осуществляется без фазовых превращений, 2.без больших затрат энергии, 3.простота аппаратурного оформления, 4низких экономических затратах. Недостатки: 1.разрыв мембраны, 2.засорение. 3.образование на поверхности мембраны слоя связанной воды, что затрудняет переход электролитов плохо растворимых в воде.Чтобы их избежать, процесс очистки проводят как многоступенчатый. Ультрафильтрация относится к баромембранным методам. Это процесс разделения растворов высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений, а также фракционирования и концентрирования высокомолекулярных соединений. Он протекает под действием разности давлений до и после мембраны Ультрафильтрация в отличие от мембранного процесса (обратного осмоса) используют для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя. Ультрафильтрация является одним из методов, широко применяемых для выделения и очистки ферментов. Диализ Этот процесс основан на различии скоростей диффузии веществ через полупроницаемую мембрану, разделяющую концентрированный и разбавленный растворы. Поэтому его обычно применяют для разделения веществ, значительно различающихся по молекулярным массам Вследствие возникновения градиента концентраций между растворами (концентрированным и разбавленным) растворенные вещества с различными скоростями диффундируют через мембрану в сторону разбавленного раствора. Растворитель (вода) при этом перемещается в обратном направлении. Тем самым снижая скорость переноса растворенных веществ. Диализ проводят в мембранных аппаратах, в основном плоско- камерного типа, а также в аппаратах с полыми волокнами. В качестве полупроницаемых мембран для диализа используют целлофан, пленки из нитратов и ацетатов целлюлозы, микропористый поливинилхлорид Испарение через мембрану относится к диффузно-мембранным процессам. Испарение через мембрану – процесс разделения жидких смесей, основанный на различной скорости переноса компонентов смеси через полупроницаемую мембрану вследствие различных значений их коэффициентов диффузии Из исходного раствора через мембрану в токе инертного газа или путем вакуумирования При разделении происходит растворение вещества в материале мембраны (сорбция), диффузия его через мембрану процесса, материала мембраны, состава разделяемой смеси. Для увеличения скорости процесса раствор нагревают до 30-60 0 С, а в паровой зоне создают разрежение целесообразно изготовлять композитными – в виде закрепленных на пористых подложках ультратонких селективных пленок. Испарение через мембрану перспективно для разделения углеводородов различных классов, водных растворов органических кислот. Электродиализ Данный процесс является электромембранным. Электродиализ – разделение растворов под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны разделяющей его перегородки – мембраны. Эти мембраны изготовлены из полимерных или неорганических материалов, проницаемых для любых ионов; служат для отделения электролитов от неэлектролитов. Ионообменные мембраны применяют для обессоливания растворов электролитов или фракционирования ионов. 27. Сборы как лекарственная форма. Технология сборов и требования, предъявляемые к ним. Номенклатура. Сборы — это смесь нескольких видов резаного или крупноизмельченного растительного лекарственного сырья (кроме сильнодействующих растений), иногда с добавлением солей или эфирных масел. достоинствам: наличие действующих веществ в сырье в нативном виде, простота приготовления, дешевизна. Недостатками сборов являются: незавершенность лекар ственной формы (больной должен приготовить чай, полоскание ) и неточность дозировки (больной часто сам дозирует сбор). Технология сборов стадии: измельчение, просеивание, смешивание, упаковка и оформление. Сырье, входящее в состав сборов, измельчают по отдельности, в зависимости от структуры и вида. Листья, траву, кору, корни и корневища режут на траво - и корнерезках. Корни и корневища затем измельчают на валковых или других мельницах. Плоды, семена и кожистые листья (толокнянки, брусники, эвкалипта) измельчают с помощью различных мельниц. Цветки, за исключением липового цвета, коровяка и ромашки аптечной, используют цельными. Степень измельчения растительного сырья. Степень измельчения определяется назначением сбора. Сборы для приготовления настоев и отваров, предназначенные для приема внутрь (чай), полосканий, примочек и т. д., должны иметь размер частиц: листья и травы — 4—6 мм, стебли, кора и корни — 3 мм; плоды и семена — 0,5 мм; курительные сборы—3 мм, сборы для ванн—2 мм. После измельчения сборы должны быть очищены от пыли просеиванием через сито с размером отверстий 0,2 мм. Смешивание. Составные части сбора смешивают в смесителях с вращающимся корпусом. Получение однородной по составу смеси представляет определенные трудности, так как отдельные частицы сбора имеют разную величину, форму, массу и поэтому ясно выраженную склонность к расслоению. Если в состав сборов входят эфирные масла или соли, то их предварительно растворяют: эфирные масла — в этаноле, соли — в воде; полученными растворами опрыскивают один из компонентов или весь сбор. Увлажненный сбор тщательно перемешивают и подсушивают в шкафных или ленточных сушилках при температуре 40—60 °С. Упаковка сборов. Сборы отпускают в картонных коробках, выложенных внутри пергаментной бумагой, или в двойном бумажном пакете по 50, 100, 150 и 200 г. На этикетке указывают состав сбора и обязательно способ употребления. Перспективной формой выпуска сборов являются брикеты по типу прессованного дозированного лекарственного сырья. Частная технология сборов Официнальной является лишь одна пропись: сбор противоастматический Состав: листьев красавки — 2 части, листьев белены — 1 часть, листьев дурмана — 6 частей, натрия нитрита — 1 часть. Измельченные до 3 мм листья смешивают, опрыскивают раствором 1 г натрия нитрита в 2 мл воды, тщательно перемешивают до однородного увлажнения всей массы и сушат при температуре не выше 60 °С до получения 10 частей. Выпускают сбор в форме порошка (в упаковке по 80 г) ив виде сигарет (по 20 штук) под названием «Астматол» (Asthmatolum). Применяют при бронхиальной астме. Многочисленные прописи сборов (чаев) являются неофицинальными и нормируются ВФС Часто сборы одинакового лечебного действия имеют различный состав. Существует, например, по четыре прописи грудного и вяжущего сборов; по три мочегонного, потогонною, ветрогонного; две прописи слабительного и др. Все шире в лечебную практику входят многокомпонентные сборы, например сбор для микстуры по прописи М. Н. Здренко, протнводиабе- тический сбор Грудной сбор: почки сосны,листья мать-и-мачехи, подорожника шалфея,ю трава душицы, корень алтея, солодки, плоды аниса, фенхеля Успокоительный сбор: Листья мяты перечной, трилистника, соплодия шишек хмеля, корень и корневища валерианы. Желчегонный сбор: соцветия бессмертника песчаного, трава и соцветия водяного тысячелистника, Листья мяты перечной, трилистника, плоды кориандра. Вяжущий ( закрепляющий) сбор : плоды черемухи обыкновенной, черники обыкновенной, соплодия ольхи, корневища горца змеиного, щавеля конского, лапчатки прямостоящей. Слабительный сбор: кора крушины, листья крапивы, мяты перечной, трава тысячелистника, корневища аира болотного с корнями валерианы. Мочегонный сбор: Листья толокнянки, березы повислой, трава хвоща полевого, цветы василька синего, корень солодки, плоды можжевельника обыкновенного. Потогонный сбор: Соцветия липы, плоды малины, аниса, листья мать –и- мачехи, брусники, трава душицы. Противовогеморроидальный сбор: листья сены, трава тысячелистника, плоды кориандра, кора крушины, корень солодки. Ветрогонный сбор: листья мяты перечной, корневища с корнями валерианы, плоды тмина, фенхеля, соцветия ромашки аптечной, трава душицы обыкновенной 28.Порошки как лекарственная форма. Технология порошков и требования, предъявляемые к ним. Принцип работы оборудования для фасовки и упаковки порошков. Порошки — твердая лекарственная форма для внутреннего и наружного применения, состоящая из одного или нескольких измельченных веществ и обла- дающая свойством сыпучести. Для определения измельченности порошков используют сито. При этом крупные, среднекрупные и среднемелкие порошки в количестве 25—100 г помещают на соответствующее сито, и встряхивают в течение 10 мин. Для мелких, мельчайших и наимельчайших порошков навеска порошка не превышает 25 г, а встряхивают сито в течение 20 мин. Иногда могут использоваться механические сита. Крупные порошки должны проходить сквозь сито с размером отверстия 2 мм. Допускается не более 40 % размером 0,310 мм. положительные свойства:1. простота технологии; 2.возможность регулирования степени дисперсности; 3.в некоторых случаях влияние кристаллической структуры вещества на биологическую доступность, 4.отсутствие наполнителей, что позволяет максимально использовать терапевтическую активность лекарственных веществ. Недостатки: 1.мелкодисперсные вещества в результате резкого увеличения удельной поверхности легко подвергаются неблагоприятным воздействиям окружающей среды (влаги, кислорода, света). 2.Гигроскопичные порошки легко отсыревают, а вещества, содержащие кристаллизационную воду или летучие компоненты, легко их теряют («выветриваются») при несовершенной упаковке. 3.Порошки могут приобретать посторонний запах, адсорбируя пары пахуч их веществ. Технология порошков Процесс производства порошков состоит из следующих стадий: 1.измельчение исходных материалов, важен правильный выбор измельчающих машин: учитывается прочность материала и требуемый размер его частиц. В зависимости от медицинского назначения и способа применения к порошкам предъявляют различные требования в отношении дисперсности. Кристаллические порошки, предназначенные для растворения перед употреблением их больным (например, магния сульфат, кислота борная и др.), обычно отпускают в виде срёдне- мелких, среднекрупных и даже крупных порошков (0,2—0,3 мм). Порошки- присыпки, предназначенные для лечения различных повреждений кожи или сли - зистых оболочек, должны быть измельчены очень мелко (0,090—0,093 мм) с целью увеличения суммарной поверхности частиц этих веществ. При получении сложных порошков в заводских условиях каждое вещество, входящее в состав смеси, измельчают отдельно и просеивают сквозь соответствующее сито 2.разделение по размерам частиц, 3.смешивание отдельных компонентов в сложных производят в смесителях до получения однородной смеси. Наиболее простым и легким способом смешивания является такой, при котором ингредиенты входят приблизительно в равных количествах, с частицами одинаковых размеров, близкими по плотности. Если в смесь входит компонент в небольшом количестве, то для повышения равномерности распределения необходимо дополнительное измельчение его частиц. При этом чем меньше концентрация в смеси этого компонента, тем мельче должны быть его частицы 4. Фасовка и упаковка порошков выпускают простые и сложные порошки, в многодозовой упаковке (неразделенные). Фасовка порошков проводится с помощью специальных дозаторов: в основном шнековых и вакуумных, работающих по объемному принципу. Объемные дозато ры просты по устройству, несложны в эксплуатации и при относи- тельной погрешности в 2—3 % обеспечивают производительность до 300 доз в минуту. С уменьшением величины дозы и увеличением скорости дозирования погрешность возрастает. шнековый дозатор Порошок загружают в бункер (1). С помощью регулятора он подается направляющей мешалкой (3) через дроссельный клапан (4) вниз в загрузочную воронку (2), в которой поддерживается его уровень. Процесс дозирования осуществляется поворотом вертикального дозирующего шнека (5) в под- готовленный флакон (6). камерный вакуумный дозатор Фасуемый порошок подается в загрузочную воронку (1). Мешалки (2) и (3), вращающиеся соответственно вокруг осей, обеспечивают равномерное распределение порошка в наполнительной камере (4). В роторе (5), замыкающем низ наполнительной меры, расположены восемь дозировочных отверстий (6). Из центра колеса в эти отверстия установлены на резьбе дозирующие поршни (7), определяющие объем наполнения. Ротор периодически, после каждого цикла, поворачивается на ‘/ 8 его объема, дозировочные отверстия устанавливаются под наполнительной камерой, при этом порошок всасывается в находящиеся под вакуумом отверстия. После двух циклов наружная поверхность наполнительного колеса очищается ракелем (8), а |