Вопросы и ответы фармтехнология. Непрерывный и периодический технологический процесс
 Скачать 6.32 Mb.
|
|
Шатунно - кривошипный механизм имеет поступательную пару (1), представляющую собой сочетание направляющего тела и ползуна призматической формы (2), кривошип (3), муфта которого соединяется с шарниром ползуна (4), и шатун-прямолинейный рычаг (5). При вращении ведущего вала кривошип (цилиндрическое тело, расположенное на торце шкива) описывает окружность вокруг его оси, а вслед за ним ползун совершает возвратно- поступательное движение. Амплитуда его равна диаметру окружности, которую описывает ось кривошипа. Кулисный механизм. Является разновидностью кривошипного механизма, который предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-качательное. Кулисное приспособление встречается в паровых машинах, в механизме парораспределения, на ряде станков, машин и аппаратов. Эксцентриковый механизм представляет собой эксцентрик (1), соединенный с помощью эксцентрической тяги (2) с шарниром ползуна. Эксцентрик — круглый диск, насаженный на вал неподвижно и эксцентрично, т. е. центр диска не совпадает с центром оси вала. Вращаясь вместе с валом, эксцентрик описывает окружность вокруг его оси. Радиус этой окружности (расстояние от оси вращения вала до геометрического центра эксцентрика) называется эксцентриситетом. При вращении эксцентрика ползун (3) совершает возвратно- поступательное движение, амплитуда которого равна удвоенному эксцентриситету эксцентрика. С целью возможного изменения эксцентриситета (а следовательно, и давления прессования) в таблеточных машинах ударного типа устанавливают сложный эксцентриковый механизм. Он состоит из основного эксцентрика , рабочего вала машины , на который насажен дополнительный эксцентрик . Последний дает возможность изменять глубину опускания верхнего пуансона. Кулачковые механизмы характеризуются наличием кулака (толкающего тела), который совершает вращательное движение и своей поверхностью толкает другое тело, скользящее по его поверхности. Примером может служить пазовый кулачковый механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное движение нижнего пуансона в эксцентриковой таблеточной машине . Пазовый кулачковый механизм представляет собой плоское колесо, расположенное на торцовой части вала. На поверхности колеса вырезан паз, очерчивающий поверхность кулака. В паз помещается каток, связанный посредством рычага с тягой нижнего пуансона 10. Процесс измельчения в фармацевтическом производстве, виды измельчения. Особенности измельчения лекарственных веществ и лекарственного растительного сырья с различной структурой. Основные способы измельчения. Работа по измельчению. Измельчение — процесс уменьшения размеров кусков (частиц) твердых материалов путем механического воздействия. Измельчение может быть вспомогательным процессом, который применяется для обеспечения растворения, экстракции, сушки и т. д. Последние протекают тем скорее и полнее, чем больше поверхность участвующих в них твердых веществ. Измельченный материал в этом случае играет роль полуфабриката, так как используется предприятием для получения растворов, настоек, экстрактов, таблеток и т. д. Измельчение может быть основным процессом, который применяется для получения готовых лекарственных форм с определенной степенью дисперсности (сборы, порошки). В этом случае получение измельченного продукта состоит из нескольких последовательных технологических операций: измельчение материала , ситовое разделение , смешивание. Его результат характеризуется степенью измельчения, равной отношению средних размеров кусков материала до (dн) и после измельчения (d к,) i= d н /d к , где i — степень измельчения; d н —размер частиц начальный, мм; dк—размер частиц конечный, мм Так как куски исходного и полученного после измельчения материала имеют неправильную форму, их размеры (dн и dк) определяют ситовым разделением. Степень измельчения колеблется в пределах от 3—6 для крупного до 100 и более для мелкого и тонкого измельчения. При крупном измельчении размер исходных кусков достигает 200 мм и более. Вид измельчения Размер частиц , мм начальн ый конечн ый С 150-25 25-5 Раздавливание. Механическая сила прикладывается сверху прогрессивно; поверхности рабочих элементов измельчителя обычно плоские. Измельчаемое тело деформируется во всем объеме и, когда внутреннее напряжение в нем превысит предел прочности, тело разрушается — получаются кусочки разных размеров и формы. Раскалывание. Сила прикладывается сверху и снизу внезапно или прогрессивно с помощью клинообразных рабочих элементов измельчителя. Ввиду того что тело распадается на части только в местах концентрации наибольших нагрузок, получающиеся кусочки могут быть более или менее однородны по размерам, но не по форме Разламывание. Измельчаемое тело разрушается под влиянием изгибающихся сил, действующих навстречу друг другу, с приложением одной верхней силы между двумя нижними. Размеры и форма кусочков примерно такие же, как и при раскалывании. Изрезываиие. Механическая сила прикладывается сверху, обычно рывком; рабочие элементы измельчителя острые, режущие (ножи). Управляемый процесс, позволяющий разделить тело на части требуемых размеров, а при необходимости и формы. Распиливание. Сила прикладывается со стороны прогрессивно; рабочие элементы измельчителя с острой зубчатой поверхностью. Так же как и при изрезывании, можно получить кусочки нужных размеров, а при необходимости — и формы. Растирание. Сила прикладывается сверху и со стороны прогрессивно; поверхности рабочих элементов измельчителя сферические или плоские. Тело измельчается под действием одновременно сжимающих, растягивающих и срезающих сил, в результате чего получаются порошкообразные продукты. Удар. Тело разрушается на части под влиянием динамично (внезапно) действующих сил. Удар может быть осуществлен двояко: 1) по измельчаемому телу производится удар рабочими элементами измельчителя— молотками, падающими шарами и др. (рис. 23, з); 2) измельчаемое тело само сталкивается с рабочими элементами измельчителя или другими телами в полете (рис. 23, и). В первом случае (при ограниченном ударе) эффект измельчения будет зависеть от кинетической энергии ударяющегося тела, во втором (при свободном ударе) — в основном определяется скоростью столкновений разрушаемого тела и его частей с рабочими элементами измельчителя. Особенности измельчения. Подлежащие измельчению лекарственные вещества являются в основном продуктами тонкого органического синтеза, материалами растительного, животного и неорганического происхождения. Большинство из них является кристаллическими веществами, характеризующимися анизотропией физических свойств (теплопроводность, электропроводность, механическая прочность), неодинаковых по различным направлениям внутри этого тела. Поэтому независимо от направления механической силы кристаллы разрушаются по наименее прочным местам — плоскостям спаянности. Прочность кристаллических тел определяется структурой кристаллической решетки — характером сил взаимодействия, типом связи и свойствами частиц, расположенных в углах кристаллической решетки. Ионные кристаллы (натрия хлорид, кислота борная и др.) состоят из ионов, силы взаимодействия между которыми достаточно велики, поэтому ионные кристаллические тела обладают высокой прочностью. Молекулярные кристаллы состоят из дипольных (полярных) или электронейтральных молекул. У полярных кристаллических веществ (органические кислоты, барбитал и др.) Средн ее Мелкое 25-5 5-1 Т Тонкое 5-1 1-0,075 Коллоидн ое 0,2-0,1 до 1 * 10 -4 наблюдается в основном ориентационное межмолекулярное взаимодействие за счет правильной ориентации молекул. Большинство органических веществ состоит из электронейтральных молекул, слабо взаимодействующих друг с другом за счет дисперсионных ван-дер-ваальсовых сил, энергия которых невелика. Поэтому эти вещества измельчаются сравнительно легко. В фармацевтической практике иногда встречаются с измельчением аморфных тел (камеди, смолы, твердые жиры). Аморфные вещества не имеют определенной структуры: атомы, молекулы и другие элементарные частицы, из которых они построены, расположены беспорядочно. В этой структуре удается различить так называемый «ближний порядок», когда ближайшие частички располагаются правильно, затем порядок их нарушается. В связи с этим, для аморфных тел характерна изотропия физических свойств (механическая прочность и др.), одинаковых по всем направлениям. В этом отношении они подобны жидкостям и газам, поэтому иногда аморфные тела называют переохлажденными жидкостями. Так как механическая прочность аморфных тел одинакова, при измельчении они разрушаются по всевозможным направлениям, образуя стекловидный излом неправильной формы. Силы взаимодействия между частицами, как правило, невелики (преобладают ван- дер-ваальсовы силы). Прочность аморфных тел зависит от температуры, при повышении которой они становятся более упругими и пластичными, а при понижении — хрупкими. Поэтому для превращения аморфных тел в порошок их надо предварительно охлаждать (замораживать), а затем измельчать. Измельчение материала с клеточной структурой (лекарственное растительное сырье) имеет свои особенности. Прочность высушенного растительного материала зависит от гистологической структуры (корни, кора, стебли, пластинка листа и т. д.) и влажности. Влажный материал обладает свойствами упругости, мнется, измельчается трудно; пересушенный — становится хрупким, образуя много пыли. Поэтому необходимо подвергать измельчению материал, имеющий оптимальную влажность, которая составляет 5—6%. Пересушенный материал увлажняют водой, тщательно перемешивают, измельчают и затем немедленно высушивают. Важным правилом при измельчении лекарственного растительного сырья является полное измельчение определенной навески. Это требование объясняется различной механической прочностью тканей даже одного и того же органа растения, а также разным содержанием биологически активных веществ в них. Так, ткани пластинки листа красавки содержат алкалоидов меньше, чем жилка, вследствие чего при неправильном измельчении может быть получен порошок с заниженным содержанием алкалоидов. Основные способы измельчения Измельчение тел достигается путем применения деформирующих усилий. В зависимости от характера прилагаемой силы различают измельчение объемное и поверхностное. При объемном измельчении приложенные силы перпендикулярны к поверхности измельчаемого тела, при этом оно испытывает деформации сжатия, растяжения, изгиба, кручения и др. Под влиянием приложенной силы тело подвергается упругой деформации, которая (при достижении предела упругости) переходит в пластическую. Когда превзойден предел прочности тела, напряжение в материале превышает внутренние силы сцепления частиц, наступает стадия его разрушения. При поверхностном дроблении в основном используется деформация сдвига. В этом случае на тело действуют две силы: одна перпендикулярно, другая — параллельно его поверхности, при этом разрушение проходит через те же стадии, что и при объемном из- мельчении. В стадии разрушения с поверхности тела срываются тонкие пластинки и измельченный продукт имеет вид мелкого порошка. Работа по измельчению (расход энергии) Процессы измельчения связаны со значительной затратой энергии, расход которой оценивают исходя из существующих теорий. Теория поверхностного измельчения предложена в 1867 г. П. Риттингером, согласно которой необходимая для измельчения работа пропорциональна вновь образующейся поверхности измельчаемого материала: А = σ ΔF , где А — работа образования новой поверхности при измельчении, Дж; σ — коэффициент пропорциональности, равный работе, затраченной на образование единицы новой поверхности твердого тела, образующейся при измельчении; зависит от свойств измель- чаемого материала и определяется опытным путем, Дж; ΔF — величина вновь образованной поверхности, м 2 Гипотеза П. Риттингера применима для приближенного определения полной работы при мелком и тонком измельчении, затрачиваемой на образование новой поверхности. Теория объемного измельчения, предложенная в 1874 г. В. Л. Кирпичевым и позднее, в 1885 г., Ф. Киком, исходит из того, что при измельчении работа расходуется на деформацию материала, предшествующую разрушению, т. е. пропорциональна изменению (уменьшению) объема его кусков перед измельчением: A D = kΔV, где A D —работа упругого деформирования разрушаемого куска, Дж; k — коэффициент пропорциональности, равный работе упругой и пластичной деформации единицы объема твердого тела, Дж; ΔV— изменение объема (деформированный объем) разрушаемого куска, м 3 При этом полная работа измельчения определяется приближенно лишь для среднего и крупного измельчения, поскольку учитывается только работа деформирования объема. В реальных условиях обычно сочетается объемное и поверхностное измельчение. Это нашло отражение в теории измельчения, предложенной П. А. Ребиндером, согласно которой расходуемая на измельчение материала энергия определяется суммой работ, затрачиваемых на деформацию измельчаемых тел и на образование новых поверхностей. А = σ ΔF + kΔV Указанные теории не отражают в полной мере всех явлений, происходящих при измельчении, поэтому используются только для сравнительной оценки процессов. С целью уменьшения расхода энергии целесообразно перед измельчением выделить из материала частицы мельче того размера, до которого производится измельчение, например, ситовым разделением. Процесс более экономичен при использовании машин непрерывного действия, в которых продукт, достигший требуемой степени измельчения, постоянно удаляется. 11.Теоретические основы измельчения. Влияние дисперсности измельченных материалов на стабильность и биодоступность лекарственных препаратов. В фармацевтическом производстве по ходу технологического процесса часто возникает необходимость в измельчении материалов. Измельчению может подвергаться самое разнообразное сырье. Могут измельчаться неорганические и органические препараты в виде кристаллов или кусков большего или меньшего размера, а также лекарственное расти- тельное сырье разной морфолого-анатомической природы. Измельчение может осуществляться ручным и машинным способами. Ручное измельчение типично для аптечного производства, где оно производится пестиками в ступках и другими простыми инструментами (резаки, терки и пр.). Машинное измельчение, единственно рациональное в лабораторных и заводских условиях, выполняется на разнообразных по своему устройству машинах-измельчителях. Основные принципы измельчения. Несмотря на разнообразие, во всех известных измельчителях использованы следующие основные принципы: раздавливание, раскалывание, разламывание, изрезывание, распиливание, растирание (истирание) и удар. Дисперсность лекарственного вещества оказывает влияние не только на сыпучесть порошкообразных материалов, насыпную массу, однородность смешивания, точность дозирования. Особенно важным является то, что от размера частиц зависит скорость и полнота всасывания лекарственного вещества, а также его концентрация в биологических жидкостях, главным образом в крови, при любых способах его назначения в виде различных лекарственных форм. Влияние величины частиц на терапевтическую активность впервые было доказано для сульфаниламидных и, затем, стероидных препаратов, а также производных фурана, салициловой кислоты, антибиотиков и в настоящее время для противосудорожных, обезболивающих, мочегонных, противотуберкулезных, антидиабетических и кардиотонических средств. Так, например, установлено, что при использовании микронизированного сульфадиазина, максимальная концентрация его в крови людей достигается на два часа раньше, чем при назначении его в виде порошка обычной степени измельчения. При этом максимальные концентрации сульфадиазина в крови оказываются на 40% выше, а общее количество всосавшегося вещества на 20% больше. Препарат кальциферол способен всасываться и оказывать лечебное действие только тогда, когда размер частиц менее 10 мкм. При уменьшении частиц гризеофульвина с 10 до 2, 6 мкм резко возрастает его всасывание в желудочно-кишечном тракте, что позволяет в два раза снизить его терапевтическую дозу. Получая молекулярную степень дисперсности гризеофульвина в поливинилпирролидоне, удалось увеличить биологическую доступность этого антибиотика в 7-11 раз даже по сравнению с микронизированной формой лекарственного вещества. Поэтому промышленность выпускает таблетки микронизированного гризеофульвина, дигоксина, ацетилсалициловой кислоты. Влияние степени измельчения на процесс всасывания особенно ярко проявляется в мазях и суппозиториях, приготовленных на одной и той же основе, но с использованием фракций лекарственного вещества, величина частиц которых заметно отличается. Однако, выбор степени измельчения лекарственного вещества должен быть научно обоснован. Нельзя считать правильным стремление к получению в каждом случае микронизированного порошка. Потому как в ряде случаев резкое уменьшение размеров частиц лекарственного вещества может вызвать инактивацию вещества, быстрое выведение его из организма или может проявляться нежелательное (токсическое) действие на организм, а также снижение стабильности препарата. В частности, с резким увеличением степени дисперсности пенициллина и эритромицина снижается их противомикробная активность при пероральном приеме. Это объясняется усилением процессов их гидролитической деструкции или снижением их стабильности в присутствии пищеварительных соков, а также увеличением поверхности контакта лекарственного вещества с биологическими жидкостями. Это обусловило строгую регламентацию размера частиц вещества при разработке аналитической нормативной документации (АНД) на лекарственные препараты. Таким образом, лекарственное вещество в лекарственном препарате должно иметь оптимальную степень измельчения, от которой зависит его биодоступность. На стабильность: мелкодисперсные вещества в результате резкого увеличения удельной поверхности легко подвергаются неблагоприятным воздействиям окружающей среды (влаги, кислорода, света). Гигроскопичные порошки легко отсыревают, а вещества, содержащие кристаллизационную воду или летучие компоненты, легко их теряют («выветриваются») при несовершенной упаковке. Порошки могут приобретать посторонний запах, адсорбируя пары пахучих веществ. |