 |
Методические рекомендации для занятий
|
|
|
|
(практические, семинарские)
1. Тема – 5. Теоретические основы экстрагирования.
2.Цель: ознакомить студентов с теоритическими основами экстрагирования, их характеристикой.
3.Задачи обучения:
- ознакомить студентов с основными терминами и понятиями по данной теме;
- сформировать теоретические знания (когнитивный компонент);
- привить практические навыки по основам экстрагирования различными способами;
-привить коммуникативные навыки студентам (последовательно аргументировать высказывания, структурированно излагать содержание, отстаивать собственную точку зрению, вести дискуссию и т.д.);
- ознакомить с нормативными документами, регламентирующими производство методом экстрагирования (ГФ РК, Сборник законодательных нормативных актов и др.);
- мотивировать обучающихся к непрерывному совершенствованию, к развитию своих способностей по самостоятельному и оригинальному осмыслению данной темы.
4.Основные вопросы темы:
Процессы экстрагирования лежат в основе получения многих лекарственных препаратов из сырья растительного и животного происхождения (суммарных неочищенных препаратов; максимально очищенных препаратов; препаратов индивидуальных веществ).
Различают экстрагирование в системе:
- твердое тело – жидкость;
- жидкость – жидкость.
Процесс экстрагирования относится к массообменным процессам или процессам массопередачи. В общем случае процессом массопередачи называют перенос вещества в направлении достижения равновесия. Большинство видов массопередачи (в частности массопередачи в системах: твердое тело – жидкость и жидкость-жидкость) происходят вследствие процессов диффузии.
Диффузия – процесс выравнивания концентрации между растворителем и раствором вещества. Экстрагирование в системе твердое тело – жидкость приводит к образованию двух фаз:
|
|
|
- раствор веществ в сырье;
- раствор веществ в экстрагенте, омывающем сырье.
Переход веществ из одной фазы в другую посредством диффузии осуществляется до тех пор, пока они будут иметь равную концентрацию. Поэтому разность концентрации является движущей силой процесса диффузии.
Различают:
1) молекулярную диффузию;
2) конвективную диффузию.
Молекулярная диффузия – процесс взаимного проникновения веществ, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое, за счет беспорядочного хаотического движения молекул.
Интенсивность молекулярной диффузии зависит от кинетической энергии молекул. Например:
- газы легко диффундируют друг в друга, их молекулы движутся с большими скоростями;
- молекулярная диффузия в жидкостях и растворах твердых веществ замедлена.
Математическое выражение молекулярной диффузии может быть представлено следующим образом (закон Фика или Щукарева-Фика):
,
где:
dC – разность концентраций, на границе раздела фаз, кг/м3;
dx – изменение толщины диффузионного слоя, м;
F – поверхность раздела фаз, м2;
D – коэффициент молекулярной диффузии, который показывает количество вещества (кг), которое диффундирует в единицу времени (с), через единицу площади (м2); при разности концентраций, равной единице (кг/м3) и толщине слоя – 1 м.
Знак «–» означает направление процесса в сторону уменьшения концентрации (из клетки).
Математическое выражение коэффициента молекулярной диффузии было дано Эйнштейном:
,
где:
R – газовая постоянная, 8,32 Дж/град.× моль;
T – абсолютная температура;
N0 – число Авогадро (6,06 × 1023);
h – вязкость, н/ (с × м2);
r – радиус диффундирующих частиц.
Анализ вышеприведенного уравнения позволяет сделать вывод, что скорость молекулярной диффузии увеличивается с:
|
|
|
- увеличением разности концентраций;
- увеличением температуры;
- увеличением измельченности твердой фазы (т. е. поверхности массообмена);
- уменьшением вязкости экстрагента (специальный подбор экстрагентов, нагревание экстрагентов);
- уменьшением толщины диффузионного слоя (за счет применения УЗ или гидравлических пульсаций в системе на границе раздела фаз).
Конвективная диффузия – процесс перехода вещества из одной фазы в другую за счет перемещения объемов при движении фаз раствора относительно друг друга. Математическое выражение скорости конвективной диффузии представлено уравнением:
,
где:
F, dC – см. молекулярную диффузию;
b – коэффициент конвективной диффузии, который показывает количество вещества (кг) переносимое за 1 с через поверхность в 1 м2 при разности концентраций 1 кг/м3.
Скорость конвективной диффузии можно увеличить следующим образом:
- увеличить разность концентраций (за счет диализа, замены растворителя и т. д.);
- увеличить поверхность массообмена.
Конвективная диффузия может быть двух видов:
1. Естественная (протекает вследствие разности плотностей экстрагента и раствора, изменения температуры, гидростатического столба жидкости).
2. Принудительной (искусственной) (протекает за счет перемешивания мешалками, насосами, вибрации).
Скорость конвективной диффузии определяется опытным путем и при этом в десятки раз (до 1012 раз) выше скорости молекулярной диффузии.
Рассмотренные положения относятся к свободной диффузии, т. е. когда между соприкасающимися растворами или жидкостями нет никаких перегородок.
Процесс экстрагирования растительного сырья усложняется, когда на пути экстрагента к БАВ и при обратном движении раствора находится клеточная стенка лекарственного растительного сырья (ЛРС). Живая клетка обладает свойством полупроницаемости, т. е. проникают внутрь растворитель и некоторые вещества, но не пропускает наружу вещества, растворимые в клеточном соке.
Избирательная проницаемость свежего сырья может быть нарушена вследствие плазмолиза, который может быть осуществлен следующим образом:
- обезвоживанием при тепловой сушке;
|
|
|
- обезвоживанием дегидратирующими веществами, вызывающими плазмолиз живых клеток (обычно растительное сырье обрабатывают крепким этанолом, сырье животного происхождения – ацетоном).
5.Форма обучения: семинар
Методы обучения и преподавания: презентации, работа в малых группах, устный опрос.
Контрольные вопросы
1. Теоретические основы экстрагирования. Характеристика процесса экстрагирования.
2. Движущая сила процесса экстрагирования.
3. Молекулярная диффузия. Уравнение и коэффициент молекулярной диффузии.
4. Конвективная диффузия. Уравнение и коэффициент конвективной диффузии.
5. Внутренняя диффузия. Уравнение и коэффициент внутренней диффузии.
6. Раскройте закон Фика или Щукарева-Фика
7. Раскройте формулу Энштейна
7.Литература:
основная:
1. Промышленная технология лекарств: Учебник в 2-х томах. / В.И. Чуешов, О.И.Зайцев, С.Т. Шебанова, М.Ю. Чернов; Под ред. проф. В.И. Чуешова. – Х.: МТК-Книга;Изд-во НФАУ, 2013. – 560 с.
Дополнительная:
1. Государственная Фармакопея РК и др. нормативная документация МЗ РК.
|
|
|
