Экстрагирование сжиженным углерода диоксидом

Экстрагирование сжиженным углерода диоксидом проводится в установках, имеющих экстрактор, испаритель и камеры для предварительной обработки сырья и удаления остатков растворителя из шрота. Установка снабжена конвейером, передающим контейнеры с сырьем из одной камеры в другую, снизу вверх.

Растительный материал, загруженный в контейнер, представляющий собой сетчатую емкость, поступает сначала в камеру для замачивания сжиженным газом под давлением 5,8-6,0 Н/м², который подается из сборников, расположенных в верхней части установки. Стадия пропитки проходит при температуре 18-25°С в течение нескольких минут. Затем оно передается в камеру измельчения с пониженным давлением В результате разности давлений внутри твердого материала и на поверхности происходит взрыв, разрывающий его па мелкие куски. Этому способствует также образование кристалликов льда в порах и трещинах экстрагируемого сырья из паров воды и углерода диоксида. Далее сырье поступает в экстрактор, а на него сверху с помощью насоса подается сжиженный углерода диоксид. Экстрагирование идет по принципу противотока. Полученное извлечение направляется на фильтры и далее в теплообменник, где происходит сбор очищенной вытяжки и удаление паров углерода диоксида, которые поступают в конденсатор на сжижение. Шрот поднимается в следующую камеру, обогреваемую паром через паровую рубашку, для удаления паров углерода диоксида из отработанного сырья, которые также попадают в конденсатор для сжижения. В него же отводятся пары из испарителя. Сжиженный углерода диоксид вновь поступает в производство. По выходе из камеры контейнеры с отработанным сырьем разгружаются.

Многие экстракты, полученные с использованием сжиженного углерода диоксида, отличаются более высоким содержанием биологически активных веществ, устойчивостью при хранении, устойчивостью к микробной контаминации. Особенно это относится к сырью, содержащему полифепольпые соединения, алкалоиды и гликозиды.

НАСТОЙКИ

Настойки (от лат. tincturae - погружать, мочить, красить) - это спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания и удаления экстрагента. Они представляют собой прозрачные окрашенные жидкости, обладающие вкусом и запахом растений, из которых их готовят. Настойки- старейшая лекарственная форма, введенная в медицинскую практику Парацельсом (1495-1541), не утратившая своего значения до настоящего времени, является официнальной по ГФ XI.

Настойки делят на простые, приготовленные из одного вида сырья, и сложные - приготовленные из различных видов сырья, иногда с добавлением лекарственных веществ. Для их получения используют главным образом высушенный растительный материал, в некоторых случаях - свежее сырье,

Настойки получают методами: мацерации, мацерации с использованием турбоэкстракции, циркуляции экстрагента, дробной мацерации, перколяции, растворением густых и сухих экстрактов. В качестве экстрагейта применяют этанол в концентрации от 40 до 95%. Для настоек принято массообъемное соотношение между сырьем и готовым продуктом. Обычно из 1 части по массе несильнодействующего растительного сырья получают 5 объемных частей готового продукта (1:5), а из одной части сильнодействующего - 10 объемных частей (1:10). В отдельных случаях настойки готовят 1:10 из сырья, не содержащего сильнодействующих веществ (настойка арники, боярышника, календулы) и в других соотношениях.

Технология настоек

Получение настоек состоит из следующих стадий: подготовка лекарственного растительного сырья и экстрагента, экстрагирование лекарственных веществ из растительного материала (растворение густых или сухих экстрактов), очистка извлечения, стандартизация готового продукта.

Подготовка растительного материала заключается в подсушивании, измельчении и освобождении от пыли. Экстрагент готовят разведением крепкого этанола водой до нужной концентрации.

При получении настоек методом мацерации растительный материал истощается неполностью, особенно, когда объем экстрагента ограничен, поэтому в настоящее время предложены различные, более совершенные его модификации. Наряду с ним часто используют метод перколяции. Растворением сухих экстрактов получают лишь отдельные настойки (например, чилибухи), растворением густого экстракта солодки- грудной эликсир.

Настойки по степени очистки являются одними из самых несовершенных препаратов. Очистка настоек заключается в отстаивании полученного извлечения в течение нескольких дней при температуре не выше 8°С. В период отстаивания коагулируют и выпадают в осадок многие высокомолекулярные соединения, различные механические включения. Отстоявшуюся вытяжку сливают и фильтруют через друк- или пресс-фильтры, нутч-фильтры использовать не следует из-за возможной потери экстрагента.

Стандартизацию настоек проводят по этанолу, содержанию действующих или экстрактивных веществ, регламентируют тяжелые металлы (не более 0,001%)

Качество настоек, содержащих сердечные гликозиды или горькие вещества, определяют биологическими методами. Если количество действующих веществ в настойках выше установленного предела или большей биологической активности, их разбавляют добавлением чистого экстрагента или более слабой настойкой. При содержании действующих веществ ниже нормы, укрепляют добавлением более концентрированной настойки.

Содержание этанола устанавливают по температуре кипения или методом дистилляции с последующим определением плотности отгона пикнометром (ГФ XI).

Для примера приводим состав и технологию нескольких настоек, требующих особых технологических приемов.

Настойки мяты перечной (Tinetura Menthae piperitae). Состав: листьев мяты 50,0 г, масла мяты 50,0 г, этанола 90% до 1000 мл.

Настойку готовят методом дробной мацерации. Получают 950 мл извлечения, в котором растворяют 50,0 г масла мяты и доводят до объема 1 л 90% этанолом.

Настойка горькая (Tinetura amara). С о-с т а в: травы золототысячника 60,0 г, листьев трифоли 60,0 г, корневищ аира 30,0 г, травы полыни горькой 30,0 г, кожуры мандарина 15,0 г, этанола 40% до 1000 мл.

Особенность приготовления настойки заключается в подготовке растительного материала - измельчение каждого вида сырья в отдельности и получение однородной смеси, которую экстрагируют в экстракторе методом перколяции.

Эликсир грудной (Elixir pectoralae) или лакричный (Elixir cum extracta Glycyrrhizae) изготавливают растворением экстракта солодки густого или сухого в воде аммиачной (в течение 2 сут), с последующим добавлением раствора эфирного масла анисового в 90% этаноле.

Хранение настоек

Настойки хранят в хорошо закрытых бутылях, в защищенном от света месте. На свету многие настойки меняют цвет - светлеют в результате проходящих в них окислительно-восстановительных процессов, активируемых прямыми солнечными лучами Хранят их при температуре 15°С, но не ниже 8°С, во избежании отстаивания извлечений (образование осадков). С течением времени осадки могут появиться и при соблюдении правил хранения - настойки «стареют». Это связано с изменением растворимости биологически активных веществ и образованием нерастворимых соединений, в результате взаимодействия присутствующих в настойках веществ. На образование осадков, кроме кислорода воздуха и света, оказывает влияние наличие ферментов, температурный режим отстаивания и т. д. В осадке могут содержаться сахара, дубильные вещества, органические кислоты пигменты, следы алкалоидов, гликозидов и другие вещества. Настойки с осадком отфильтровывают и вновь стандартизуют В случае соответствия числовых показателей требованиям ГОСТа их разрешают применять.

Настойки широко используются в медицинской практике для приема внутрь и как наружные средства.

ЭКСТРАКТЫ

Экстракты (от лат. extractum- вытяжка, извлекать, вытягивать) - это концентрированные вытяжки из лекарственного растительного сырья, известны за несколько тысячелетий до нашей эры. В зависимости от применяемого экстрагента их делят на 4 группы: водные (extracta aquosa), спиртовые (extracta spirituosa), эфирные (extracta aetherea), масляные (extracta oleosa). Кроме того, применяют экстракты стандартизированные - концентраты для приготовления настоев и отваров.

По консистенции различают экстракты: жидкие (extracta fluida), густые (extracta spissa), сухие (extracta sicca).

Жидкие экстракты представляют собой подвижные концентрированные водно-этанольные извлечения из лекарственного растительного сырья; густые - вязкие массы, содержащие не более 25% влаги; сухие экстракты - сыпучие или пористые, губчатые массы, содержащие до 5% влаги.

Технология экстрактов включает следующие ста дин^- экстрагирование лекарственного растительного сырья, очистка полученного извлечения, выпаривание, сушка, стандартизация.

Исходное сырье для получения экстрактов должно отвечать требованиям научно-технической документации (быть свежевысушенным, иметь определенную степень измельчения и т д.)

Процесс получения экстрактов связан с правильным выбором экстрагента, который в значительной степени определяет метод экстрагирования. В качестве экстрагентов используют воду, этанол различной концентрации, органические растворители, растительные и минеральные масла.

Экстракты получают методами дробной мацерации, в различных модификациях, перколяции, реперколя-ции, противоточного и циркуляционного экстрагирования и т. д.

Водные экстракты. По консистенции водные экстракты могут быть густыми и сухими. Номенклатура их весьма ограничена. В настоящее время готовят экстракт корня солодкового густой - Extractum Gly-cyrrhizae spissum, экстракт корня солодкового сухой -- Extractum Glycyrrhizae siccum, экстракт одуванчика густой - Extractum Taraxaci spissum, экстракт трилистника водяного густой - Extractum Мс-nyanthidis spissum, экстракт полыни горькой густой Extractum Absinthii spissum.

Экстракты одуванчика и трилистника водяного получают бисмацерацией, солодки - бисмацерацпей и противоточной экстракцией, полыни горькой - перколяцией и дробной мацерацией с циркуляцией экстрагента. Экстрагирование корней одуванчика и травы полыни горькой проводят водой, содержащей 0,5% хлороформа в качестве консервирующего вещества, а травы полыни горькой методом дробной мацерации. При получении экстракта корней солодки методом бисмацерации используют 0,25% водный раствор аммиака, что вызвано необходимостью перевода плохо растворимой в холодной воде кислоты глицирризиновой в хорошо растворимую аммониевую соль. Экстрагирование корня солодки методом противотока проводится в обогреваемой горячей водой батарее экстракторов. В качестве экстрагента при производстве экстракта трилистника водяного используют кипящую воду с целью инактивации ферментов и обеспечения полноты извлечения основного действующего вещества - глпкозида - мениантина.

Водные извлечения подвергают очистке от сопутствующих веществ, различных ВМС (слизей, пектинов, крахмала, Сахаров и др.), которые способствуют быстрому размножению микроорганизмов в извлечении.

Одним из способов очистки является термическая обработка вытяжки кипячением в течение определенного времени с последующим настаиванием с адсорбирующими веществами (экстракт корня солодки). Очищают вытяжки и настаиванием с адсорбирующими веществами при комнатной температуре в течение нескольких суток (экстракты одуванчика, трилистника водяного) В качестве адсорбентов используют тальк, каолин, бентонит и другие вещества. Применяется спиртоочистка, которая заключается в обработке упаренной до сиропообразной консистенции водной сллтяжки этанолом в концентрации не ниже 60% Под действием сильных дегидратирующих свойств этанола исчезает защитный гидратный слой полимеров, в результате чего происходит их коагуляция и выпадение в осадок.

После отстаивания в хорошо закрытой емкости в течение нескольких суток при температуре не выше 8°С вытяжку сливают и фильтруют через нутч-фильтр (экстракт полыни горькой, получаемый перко-ляцией).

Очищенные водные вытяжки сгущают в вакуум-выпарной аппаратуре при температуре 50-60°С. При получении экстракта полыни горькой методом дробной мацерации применяют особый технологический прием: первый слив сразу упаривают в вакуум-выпарном аппарате до консистенции густого экстракта, два последующих - до '/₃ первоначального объема и после центрифугирования снова упаривают. Все сгущенные вытяжки объединяют.

При производстве сухого экстракта корня солодки упаренные вытяжки подвергают сушке в вакуум-вальцовых сушилках и массу измельчают в шаровых мельницах.

Стандартизуют густые экстракты по содержанию влаги, тяжелых металлов (допустимое количество - не более 0,01%) В экстракте корня солодки определяют количество кислоты глицерризиновой. В густом экстракте должно быть не менее 14%, в сухом - не менее 17%.

Водные экстракты применяют в качестве наполнителей при изготовлении пилюль, экстракты корня солодки также для изготовления сиропа и эликсира лакричного. Экстракт травы полыни горькой используют как горечь для возбуждения аппетита и усиления деятельности пищеварительных органов.

Спиртовые экстракты. Спиртовые экстракты по консистенции могут быть жидкими, густыми и сухими Для получения спиртовых экстрактов используют методы перколяции, реперколяции, дробной мацерации по принципу противотока и противоточного экстрагирования. В качестве экстрагента при получении жид ких экстрактов применяют этанол в концентрации от 30 до 90%, чаще 70%, в производстве густых и сухих экстрактов - также спирты амиловый, про-пиловый, иногда метиловый, которые в процессе производства готового продукта полностью удаляются. При получении густых экстрактов предпочитают использование этанола. Для полного истощения растительного материала при перколировании требуется 7-9-кратное количество экстрагента.

Жидкий экстракт 1: (означает, что в одной объем ной части готового продукта содержится столько же действующих веществ, сколько в единице массы растительного сырья. На фармацевтических предприятиях экстракт готовят по массе, т е. из единицы массы сырья получают единицу массы готового продукта. Наиболее предпочтительным методом получения жидких экстрактов является противоточный, исключающий стадию упаривания извлечения.

Очистка жидких экстрактов как аналогов настоек осуществляется длительным отстаиванием при температуре не выше 8°С в хорошо закрытых емкостях, с последующим фильтрованием осветленной жидкости через пресс-фильтр.

Очистка вытяжек для густых и сухих экстрактов проводится различными способами: аналогично водным извлечениям - кипячением с добавлением адсорбирующих веществ или без них, если экстрагирование проводилось слабым этанолом (20-40%) и в вытяжках много ВМС (водорастворимых белков, Сахаров, ферментов); обработкой крепким этанолом, путем замены растворителя - к упаренной вытяжке добавлнют воду Растворимые в этаноле побочные продукты (хлорофилл, смолистые вещества и некоторые другие) выпадают в осадок. Вытяжку отстаивают, фильтруют или центрифугируют и затем упаривают до нужной концентрации

Стандартизуют жидкие экстракты по содержанию этанола, определение которого проводят дистилляционным методом, приведенным в ГФ XI действующих веществ, сухому остатку, плотности Густые и сухие экстракты стандартизуют по содержанию влаги и действующих веществ. Экстракты, не соответствующие требованиям НТД по содержанию действующих веществ доводят до стандарта смешиванием с одноименным экстрактом или (при необходимости) разбавляют каким-либо индифферентным веществом густые экстракты декстрином, сахаром свекловичным, патокой; сухие - сахаром молочным, глюкозой и т. д.

Жидкие экстракты получили наиболее широкое применение в медицине. Они имеют ряд преимуществ, их легко и быстро дозировать пипеткой или бюреткой; производство жидких экстрактов более простое; полученное извлечение или концентрированная часть его (в зависимости от способа экстрагирования) не подвергаются тепловой обработке, что в большей степени обеспечивает нативность действующих веществ Густые экстракты быстро подвергаются разложению под действием микроорганизмов, их трудно дозировать (отвешивать)

Сухие экстракты большей частью гигроскопичны Многие из них отсыревают в процессе производства и во время хранения Достаточно 1-2 раза открыть банку с сухим экстрактом, как он набирает влагу, сбивается в комки прилипает к стенкам, дозировать его невозможно

В связи с этим проводится поиск методов устранения их гигроскопичности. Установлено что этанол разной концентрации существенно влияет на гигроскопичность экстрактов, следовательно, необходимо подбирать такой экстрагент который не извлекал бы гигроскопичные побочные вещества. По этой же причине обращается внимание на подбор наполнителей при разбавлении экстрактов

Эфирный экстракт Получают один эфирный экс тракт густой из корневищ папоротника мужского Extractum Filicis maris aethereum Используют метод циркуляционного экстрагирования в аппарате «Сок-слет». В качестве экстрагента, кроме эфира этилового, могут применяться другие органические растворители, в частности, неогнеопасные - дихлорэтан и углерод четырххлористый. Готовое извлечение собирается в испарителе аппарата, органический растворитель полностью отгоняется под вакуумом. Экстракт стандартизируется по содержанию действующего вещества - филицина, представляющего собой гидрофобный комплекс фенол ьных соединений. Сырого филицина в экстракте должно быть в пределах 25-28%. При большем содержании филицина экстракт разбавляют маслом подсолнечным, парафином жидким или экстрактом с меньшим содержанием филицина. Экстракт с меньшим содержанием филицина укрепляют путем смешивания с более концентрированным.

Хранить экстракт следует в хорошо укупоренной таре, в защищенном от света месте, по списку Б При хранении экстракт может загустеть, а филицин - выкристаллизоваться. В этом случае перед употреблением препарат следует разогреть на водяной бане и перемешать. Применяют в сочетании с солевым слабительным против ленточных глистов.

Масляные экстракты. Масляные экстракты (медицинские масла) - это извлечения из лекарственного растительного сырья, приготовленные с использованием растительных или минеральных масел.

В настоящее время в медицинской практике применяют масляные экстракты из листьев белены (масло беленное), травы зверобоя, плодов шиповника (масло шиповника) и облепихи (масло облепиховое).

Экстрагирование растительного материала проводится методом мацерации подогретыми до температуры 60-70° маслами, а также методом противоточ-ного экстрагирования - 70% этанолом или другими органическими растворителями.

Получение беленного масла (Oleum Hyoscyami) методом мацерации заключается в обработке стандартного сырья листьев белены аммиачно-этанольным раствором. 100,0 г листьев белены с содержанием не менее 0,05% алкалоидов смачивают смесью, состоящей из 75 мл 95% этанола и 3 мл 10% раствора аммиака, настаивают при комнатной температуре в течение 12 ч. Содержащиеся в листьях малорастворимые в масле соли алкалоидов переходят в хорошо растворимые основания. Затем в обработанную массу добавляют масло подсолнечное и безводный натрия сульфат. Смесь нагревают в варочном котле до температуры 50-60 ^СС при постоянном перемешивании (до удаления этанола и аммиака). Полученную вытяжку процеживают через марлю, сырье отжимают на прессе и вытяжки объединяют. Очищают отстаиванием в течение 48 ч при температуре 8°С и повторно процеживают через двойной слой марли. Метод недостаточно эффективен, в материале остается значительное количество алкалоидов.

При получении масла беленного методом противо-точного экстрагирования в качестве экстрагента используют смесь 70% этанола с 10% раствором аммиака. Экстрагирование проводят до полного истощения сырья. Процеженную и отфильтрованную вытяжку смешивают с равным количеством растительного масла (подсолнечного или хлопкового) и переносят в вакуум-выпарной аппарат. Отгонку этанола проводят без вакуума, а затем при разрежении (79993,2-86659,3 Н/м*) и температуре 80-85°С отгоняют воду. К полученному экстракту добавляют недостающее количество растительного масла, тщательно перемешивают, дают отстояться в течение 4-5 сут, после чего прозрачный слой масла декантируют, а мутный слой фильтруют через нутч-фильтр. Обе порции экстракта объединяют и определяют выход и подлинность препарата, Масло белены разливают в стеклянные бутыли по 15-18 кг. Хранят в прохладном месте.

Масляный экстракт травы зверобоя (Extractum Hyperici oleosum) получают методом мацерации с 10-кратным количеством растительного или минерального масла при нагревании. Полученное извлечение фильтруют и определяют наличие производных антрацена.

При получении масляного экстракта из плодов шиповника (Extractum Rosae oleosum) используют отходы производства после получения витамина С и Р Сухой жом мякоти плодов шиповника, очищенный от семян, настаивают с растительным маслом при температуре 60-70°С- Кроме подсолнечного масла, можно использовать соевое и др. Полученное извлечение фильтруют. Экстрагирование сырья проводят также путем противоточного процесса органическими растворителями - дихлорэтаном или метиленом хлористым. Экстрагент полностью удаляют из вытяжки, а оставшуюся массу растворяют в растительном мае ле. Препарат стандартизуют по содержанию кароти-ноидов, которых должно быть не менее 1,2 г/л.

Масло шиповника (Oleum Rosae) получают из семян, экстрагирование которого осуществляют органическими растворителями в аппарате «Сокслет», с последующим удалением растворителя отгонкой под вакуумом.

В масле регламентируется содержание а- и (З-токо-феролов (не менее 0,4 г/л) и каротиноидов (не менее 0,5 г/л). Кислотное число должно быть не более 5,5.

Масло облепихи (Oleum Hfppophaeae) В настоящее время используются два способа обработки сырья. По первому способу масло получают из сухого жома плодов облепихи после отделения из них сока. Экстрагирование масла проводят методом противотока в батарее экстракторов, снабженных паровыми рубашками, обогреваемыми горячей водой. Сухой жом в мешках из белтинга или другой фильтрующей ткани загружают в предварительно нагретые экстракторы. В первом экстракторе сырье настаивают С горячим маслом подсолнечным (60-65°С) в течение 1,5 ч, после чего вытяжка из первого экстрактора передается на сырье во второй экстрактор, а в первый поступает чистый экстрагент и т д. Готовый продукт получают из последнего экстрактора и в это время первый экстрактор отключают Из него сливают отработанное масло подсолнечное, называемое «концевое» и выгружают шрот. В первый экстрактор загружают новую порцию сырья, на которое поступает вытяжка из последнего экстрактора, а свежий экстрагент подают на сырье во второй экстрактор. Следующую порцию готового продукта получают теперь из первого экстрактора и т д. Каждый раз количество готового продукта, так называемого «диффузионного» масла, должно соответствовать массе сырья в экстракторе. Вытяжки объединяют и стандартизируют по содержанию каротина и каротиноидов, которых должно быть не менее 0,18%, токоферолов не менее 0,11%. Нормируется содержание свободных жирных кислот Кислотное число должно быть не более 14,5. Если масло не отвечает требованиям стандарта, например, содержит больше действующих веществ, то в него добавляют «концевые масла», т е проводят купаж.

После этого масла подвергают очистке фильтрованием.

По второму способу в качестве сырья используют мякоть плодов облепихи без семян или отдельно семена. Обработка того и другого сырья осуществляется применением метода циркуляционного экстрагирования с использованием метилена хлористого при температуре около 40°С. Органический экстрагент отгоняется полностью в вакуум-выпарном аппарате в среде углерода диоксида при добавлении в извлечение небольшого количества воды. Готовый продукт стандартизируют по тем же показателям, которые указаны выше Метод дает возможность увеличить выход масла с повышенным содержанием кароти-ноидов и меньшим количеством свободных жирных кислот

Экстракты стандартизованные - концентраты для приготовления настоев и отваров. Это особая группа жидких и сухих экстрактов, предназначенная для быстрого приготовления настоев и отваров в условиях аптечного производства.

Жидкие экстракты готовят в соотношении 1:2, сухие -1:1 из стандартного растительного сырья, т. е. из единицы массы растительного материала получают две объемные части жидкого или единицу массы сухого экстракта. В качестве экстрагента используют этанол в концентрации от 20 до 40%, чтобы приблизить экстракты по составу экстрагируемых веществ к водным извлечениям. Применение этанола в концентрации менее 20% невозможно, так как не обеспечивает антибактериальную стабильность препарата.

Технология стандартизованных экстрактов предусматривает те же стадии, что и общая схема получения экстрактов, а именно: экстрагирование лекарственного растительного сырья, очистка извлечения, выпаривание и сушка[2], стандартизация.

Экстрагирование лекарственного растительного сырья проводится до максимального истощения материала методами перколяции, протнвоточного экстрагирования, дробной мацерации по принципу противотока. Очистка вытяжек сводится к отстаиванию и фильтрованию отстоявшегося извлечения. Жидкие экстракты для настоев и отваров получают, как правило, без управления вытяжки. Извлечение для приготовления сухих экстрактов упаривают и сушат под вакуумом при температуре не выше 50-60 ^йС, сухую массу измельчают в шаровой мельнице. Для высушивания вытяжки применяют также лиофилыгую (распылительную) сушку

Стандартизуют экстракты для настоев и отваров по содержанию действующих веществ или биологической активности, жидкие экстракты -по сухому остатку и содержанию этанола, сухие по содержанию влаги. В качестве разбавителей жидких экстрактов применяется этанол; наполнителями для сухих экстрактов служат лактоза и декстрин.

В отличие от обычных сухих экстрактов, стандартизованные содержат действующие вещества в количестве, равном их содержанию в исходном лекарственном сырье