Теоретические основы процесса экстракции

Экстрагирование (экстракция) - процесс разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов).

Физическая сущность экстракции состоит в переходе извлекаемого (экстрагируемого) вещества из одной фазы (жидкой или твердой) в фазу жидкого экстрагента при их взаимном соприкосновении.

Экстракция включает следующие основные операции:

1. Приведение в контакт (смешение) исходной смеси веществ и экстрагента.

2. Mеханическое разделение образующихся 2 фаз.

3. Удаление и регенерацию экстрагента из каждой фазы.

Применяемый экстрагент должен обладать следующими свойствами:

- селективностью;

- химической инертностью, возможно меньшей летучестью, нетоксичностью, доступностью и низкой стоимостью.

Достоинствами процесса экстракции являются:

- низкие рабочие температуры;

- рентабельность извлечения ценных компонентов;

- относительная простота аппаратуры и доступность ее.

Условно процесс собственно экстракции разбивают на 3 стадии:

1. Смачивание растительного материала и проникновение экстрагента внутрь него (эндоосмос).

2. Образование «первичного сока» - наполнение клеток экстрагентом, растворение целевых веществ.

3. Переход веществ из растительного материала в жидкую среду (массообмен).

Экстракция является массообменным процессом. Эффективность массообменных процессов определяется уравнением Фика-Щукарева:

dS(dt) = -D ^. F ^. dc(dx), где dS (dt) - скорость диффузионного процесса, м/с; D - коэффициент молекулярной диффузии, м/с; F - площадь диффузного обмена (суммарная площадь измельченного растительного сырья), м;

dc (dx) - градиент концентрации (изменение концентрации вещества на расстоянии dx);

знак (-) обозначает, что диффузионный процесс направлен в

сторону уменьшения концентрации. Анализ уравнения Фика-Щукарева показывает, что эффективность извлечения действующих веществ из ЛРС прямо пропорциональна коэффициенту диффузии, разности концентраций вещества в сырье и растворе и поверхности массообмена, т.е. измельченности сырья.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКЦИИ И КАЧЕСТВО ВОДНЫХ ИЗВЛЕЧЕНИЙ

1. Стандартность сырья (технология сбора и сушки лекарственного растительного сырья).

2. Свойства растительного материала (части и органы растений, клеточная структура).

3. Свойства экстрагируемого вещества (растворимость, смачиваемость, десорбция, термостабильность).

4. Технологический процесс извлечения.

Стандартность сырья

Состав и концентрация водных извлечений, сила и характер их действия на организм зависят прежде всего от исходного сырья и, в частности, от содержания в нем действующих веществ. Количество последних в растительных материалах колеблется в зависимости от условий и места произрастания растения, времени сбора, режима сушки и других причин.

Стандартным называется сырье, соответствующее требованиям нормативных документов.

Правило 2

Для приготовления водных извлечений должно использоваться только стандартное сырье или сырье повышенной кондиции. При использовании сырья с повышенным содержанием действующих веществ его следует брать в меньших количествах с учетом поправочного коэффициента.

Сырье с меньшим содержанием действующих веществ, чем положено по стандарту для приготовления извлечений, применять не разрешается.

Растительные материалы, поступающие на склады, должны сопровождаться аналитическим паспортом, в котором имеются данные о количестве содержащихся в данном сырье действующих веществ. Эти сведения указываются или в процентном отношении (алкалоиды), или числом биологических единиц (ЕД) на 1,0 г сырья.

Пример 1

Rp.: Infusi herbae Adonidis vernalis ех 6,0 - 200 ml D.S. По столовой ложке 3 раза в день.

Согласно фармакопее, стандартная трава горицвета должна содержать не менее 50 ЕД в 1,0 г сырья.

Получена трава, содержащая 70 ЕД в 1,0 г.

Следует взять травы меньше, а именно: х = 6,0 ^. 0,5: 0,7 = 4,3 г.

Степень измельчения сырья

Для различных видов сырья существует определенный оптимальный размер частиц, ниже которого измельчать материал нежелательно. По ГФ растительное сырье должно быть измельчено в соответствии с требованиями нормативных документов (см. статьи на лекарственное растительное сырье).

Правило 3

Оптимальной измельченностью:

- для листьев, цветков, трав считают измельчение частиц не более 5 мм, исключение составляют листья толокнянки, эвкалипта, брусники - не более 1 мм;

- стебли, кора, корневища и корни измельчают до 3 мм;

- плоды и семена - не более 0,5 мм.

Сырье должно быть отсеяно от пыли, так как в воде балластные вещества набухают, масса будет склеиваться, обволакиваться воздухом и плохо смачиваться.