2.Растворители
Растворители представляют собой индивидуальные химические соединения или их смеси, способные растворять различные вещества, т.е. образовывать с ними однородные системы – растворы, состоящие из одного или нескольких компонентов. Растворители должны обладать определенной растворяющей способностью при изготовлении растворов, химической индифферентностью и биологической безвредностью, не обладать неприятным вкусом и запахом, не являться средой для размножения микроорганизмов, а также быть экономичными в производстве.
В соответствии с химической классификацией, все жидкие дисперсионные среды подразделяют на неорганические и органические соединения. Из неорганических соединений для технологии лекарственных форм наибольшее значение имеет вода, а из органических – этанол, хлороформ, эфир медицинский, глицерин, масла жирные, масло вазелиновое, димексид, полиэтиленоксид, эсилон-4, эсилон-5.
При изготовлении водных растворов для внутреннего и наружного применения используют воду очищенную.
ВОДА ОЧИЩЕННАЯ (AQUA PURIFICATA)
Вода очищенная фармакологически индифферентна, доступна и хорошо растворяет многие лекарственные вещества, но в то же время в ней довольно быстро гидролизуются некоторые лекарственные вещества и размножаются микроорганизмы. Качество жидких лекарственных форм в значительной степени зависит от используемого растворителя, поэтому нормирование качества указанного воды очищенной осуществляется фармакопейной статьей ФС 42-2619-97 «Вода очищенная» (лат. Сilla – капля – вода, собранная каплями). Согласно данного нормативного документа, вода очищенная должна быть: бесцветной, прозрачной, без запаха и вкуса; значение рН воды может колебаться в пределах 5,0 – 7,0, сухой остаток не должен превышать 0,001%; вода не должна содержать восстанавливающихся веществ (при кипячении в течение 10 мин 100 мл воды с 2 мл кислоты серной разведенной и 1 мл 0,01 н раствора калия перманганата вода розовая окраска должна сохранятся); а также не содержать нитратов, нитритов, хлоридов, сульфатов, кальция, тяжелых металлов, углерода диоксида. Допускается лишь наличие следов аммиака (не более 0,00002%).
По микробиологической чистоте вода очищенная должна соответствовать требованиям на питьевую воду (не более 100 микроорганизмов в 1 мл) при отсутствии бактерий сем. Enterobacteriaceae, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa.
Воду очищенную используют свежеприготовленной или хранят в закрытых емкостях, изготовленных из материалов, не изменяющих свойств воды и защищающих ее от инородных частиц и микробиологических загрязнений.
Воду очищенную, согласно требований ФС 42-2619-97, можно получать следующими методами: дистилляцией, ионным обменом, обратным осмосом, или же комбинацией этих методов
Получение воды очищенной методом дистилляции
Получают воду путем дистилляции питьевой воды с использованием специальных аппаратов, в оборудованном для этих целей помещении, в соответствии с инструкцией по санитарному режиму аптек. В данном помещении запрещается проводить другие виды работ. В аптеке выделяется ответственное лицо, которое следит за правильностью проведения процесса дистилляции, обработкой аквадистиллятора и его деталей, а также сбором и хранением воды.
На качество воды очищенной влияют: исходный состав питьевой воды, конструктивные особенности дистиллятора (аквадистиллятора), а также условия сбора и хранения воды. Для получения воды очищенной в городах обычно используют водопроводную воду, отвечающую санитарным требованиям, установленным для питьевой воды. Вода, используемая в сельской местности, нуждается в предварительной очистке, поскольку может содержать органические вещества, аммиак, соли, сообщающие ей жесткость, и др. Способы очистки зависят от характера содержащихся в воде примесей.
Механические примеси обычно отделяют путем отстаивания с последующим сливанием воды с осадка (декантацией) или фильтрования. С этой целью используют фильтры, выполненные в виде емкости цилиндрической формы. Фильтры заполняют антрацитом или кварцевым песком. Емкости имеют крышку и дно, снабженные устройствами для ввода, вывода и распределения воды внутри фильтра. Фильтры могут быть однослойными (например, только слой антрацита) или двуслойными (антрацит и кварцевый песок). Высота загрузки колеблется в зависимости от количества взвешенных частиц и желаемого промывочного эффекта.
При использовании питьевой воды, содержащей большое количество органических веществ (главным образом в районах, где водохранилища находятся в глинистой почве) перед дистилляцией добавляют 1% раствор калия перманганата из расчета 25 мл на 10 л воды, перемешивают и оставляют стоять 6 – 8 часов. Выделяющийся активный кислород окисляет органические вещества:
2KМnO4 + H2O → 2KOH + ↓2MnO2 + 3O
Затем воду сливают и фильтруют.
При наличии в воде аммиака, который легко переходит в дистиллят, добавляют квасцы алюмокалиевые из расчета 5,0 г на 10 л воды:
2KAl(SO4)2 + 6NH4OH→ 3(NH4)2SO4+K2SO4+2Al(OH)3
При этом происходит и побочная реакция: избыток квасцов реагирует с хлоридами, которые часто присутствуют в воде, с выделением газообразного водорода хлорида, легко переходящего в дистиллят:
2KAl(SO4)2 + 6NaCl = K2SO4 + 3Na2SO4 + 2AlCl3
AlCl3 + 3H2O → ↓Al(OH)3 + 3HCl
Для связывания водорода хлорида к 10 л воды после обработки ее квасцами добавляют 3,5 г натрия фосфата двузамещенного:
Na2HPO4 + HCl = NaCl + NaH2PO4
Нежелательным является присутствие в воде солей кальция и магния, сообщающих ей временную и постоянную жесткость, в результате чего при дистилляции воды на стенках испарителя образуется накипь. При этом может повыситься температура кипения воды, что приведет к разложению органических веществ и получению летучих продуктов. Кроме того, при перегоне жесткой воды быстро выходят из строя нагревательные элементы дистиллятора.
Временную жесткость воды обуславливает наличие кальция и магния гидрокарбонатов. От них можно освободиться при кипячении воды. При этом гидрокарбонаты переходят в карбонаты и выпадают в осадок, который отфильтровывают:
Ca(HCO3)2 → ↓CaCO3 + H2O +CO2
Однако при этом вода насыщается углерода диоксидом, который медленно удаляется при кипячении, тем самым снижается рН воды очищенной. Поэтому для устранения временной жесткости целесообразно применять кальция гидроксид:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → ↓2CaCO3 + 2H2O
Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием кальция и магния хлоридов, сульфатов и других солей. Ее устраняют при обработке воды натрия карбонатом:
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
Mg SO4 + Na2CO3 → ↓Mg CO3 + Na2 SO4
Удобен известково-содовый способ умягчения воды, т. е. добавления к воде одновременно кальция гидроксида и натрия карбоната. Под действием первого удаляется временная жесткость, а под действием второго – постоянная. Кальция гидроксид связывает также находящийся в воде углерода диоксид:
CO2 + Ca(OH)2 → ↓Ca2CO3 + H2O
Расчет реагентов, необходимых для умягчения воды, представлен в курсе гигиены.
Обработку воды перед дистилляцией следует производить в отдельных емкостях во избежание загрязнения аквадистиллятора.
Водопроводная вода, подготовленная выше указанным способом, все же содержит достаточное количество солей, которые при дистилляции оседают на стенках испарителя и электронагревательных элементах, в результате чего значительно снижается производительность аквадистиллятора, и нередко выходят из строя электронагреватели. Поэтому наиболее перспективно создание аппаратов в комплексе с водоподготовителями. В настоящее время предложена электромагнитная обработка воды. Метод магнитной обработки заключается в пропускании воды через зазоры, образованные в корпусе специального устройства между подвижными и неподвижными магнитами. В результате воздействия на воду электромагнитного поля изменяются условия кристаллизации солей при дистилляции. Вместо плотных осадков на стенках дистилляторов образуются рыхлые, а в толще воды – взвешенный шлам. При использовании устройства обязателен ежедневный сброс воды из аппарата для удаления шлама. Предложены электрохимический диализный аппарат с применением полупроницаемых мембран, а также ионнообменная установка для получения обессоленой воды с использованием гранулированных ионитов и ионнообменного целлюлозного волокна.
Общий принцип получения воды очищенной методом дистилляции заключается в следующем. Питьевую воду или воду, прошедшую водоподготовку, помещают в дистиллятор, состоящий из трех основных узлов: испарителя, конденсатора и сборника. В испарителе вода нагревается до кипения. Пары воды поступают в конденсатор, где они сжижаются и в виде дистиллята поступают в сборник. При этом все нелетучие примеси, находившиеся в исходной воде, остаются в аквадистилляторе.
Для получения воды очищенной используют дистилляторы, которые отличаются друг от друга по способу нагрева, производительности (л/ч) и конструктивным особенностям. Дистилляторы разделяются на аппараты с огневым, электрическим и паровым нагревом. В соответствии с современной номенклатурой аквадистилляторы классифицируются следующим образом: ДО – аквадистиллятор огневой, ДЭВ – дистиллятор электрический с водоподготовителем, ДЭВС - дистиллятор электрический с водоподготовителем и сборником и др.
По конструкции аппараты бывают периодического действия и циркулярные. В аквадистилляторах периодического действия воду очищенную получают отдельными порциями. Для наполнения испарителя исходной водой процесс дистилляции прерывают.
Рис. 3. Дистиллятор ДЭ-1
(Т.С.Кондратьева,1991)
Циркуляционные аквадистилляторы автоматически наполняются во время перегонки нагретой водой из конденсатора.
В аптеках обычно используют аквадистилляторы непрерывного действия: ДЭ-1, ДЭ-25 и др. Выбор их зависит от размера производства лекарственных препаратов в аптеках. В крупных аптеках при необходимости устанавливают несколько аквадистилляторов.
Дистиллятор ДЭ-1 представлен на рис.3. Аппарат производительностью 4-5 л/ч состоит из испарителя (8) с вмонтированными в его дно трубчатыми электронагревательными элементами (15), защищенного снаружи стальным кожухом (9), конденсатора (1) и уравнителя (7) для автоматического наполнения испарителя водой. Вода из водопровода поступает в аппарат через ниппель (16), где она, омыв снаружи куполовидный корпус конденсатора (нагреваясь при этом), по сливной трубке (5) через воронку (6) поступает в уравнитель. Излишек воды попадает в отверстие и по внутренней трубке уравнителя выводится из аппарата через отверстие в ниппеле (12). Пар из испарителя через патрубок (4) поступает в конденсатор; концентрируясь, вода стекает вниз и выводится через ниппель (3). Отверстие (2) в корпусе конденсатора предназначено для выхода пара, не успевающего конденсироваться, чем предупреждается повышение давления в аппарате. Включение в сеть производиться с помощью провода (14), выходящего через втулку в отверстие кожуха. На кожухе имеется болт заземления (13). Необходимо, чтобы слив воды из ниппеля (12) был непрерывным на протяжении всего времени работы аппарата. По окончании ее вначале выключают электронагрев и только потом прекращают поступление в аппарат воды. Воду из испарителя выпускают через кран (10) в крестовине (11).
Аквадистиллятор ДЭ-25 широко используют для получения воды очищенной в аптеках (рис.4). Его производительность 25 л/ч. Основными частями аппарата являются камера испарения с отражательными экранами для сепарации пара, конденсатор, электронагреватели, уравнитель, датчик времени, вентиль, кран спускной, электрощит с проводом, основание, крыша люка, ниппель для слива воды. Сепаратор пара имеет большое значение для получения высокого качества воды очищенной, поскольку вследствие брызгоуноса в дистиллят попадают вещества, содержащиеся в исходной воде.
В камере испарения смонтированы электронагреватели. В начале работы водопроводная вода, непрерывно поступающая через вентиль, заполняет камеру испарения до установленного уровня. В дальнейшем по мере выкипания вода будет поступать в камеру испарения только частично, основная же ее часть будет сливаться по трубке в уравнитель и далее через штуцер в канализацию, или может использоваться для хозяйственных нужд. Уравнитель сообщается с камерой испарения и служит для постоянного поддержания в ней необходимого уровня воды. Аппарат снабжен автоматическим устройством – датчиком уровня, предохраняющие электронагреватели от перегорания в случае понижения уровня воды ниже допустимого.
После монтажа аквадистиллятора следует иметь в виду, что использование воды очищенной по прямому назначению разрешается только после 48 ч работы аппарата и проверки качества воды в соответствии с требованиями ГФ ХI изд.
Рис.4. Дистиллятор ДЭ-25
(Т.С.Кондратьева,1991)
1 - ниппель; 2 и 3 – гайки; 4 – спускной кран; 5 – сливная трубка; 6 – накидная гайка; 7 – крышка люка; 8 – крышка; 9 – отражательные экраны (сепараторы); 10 – конденсатор; 11 – камера испарения; 12 – датчик уровня; 13 – электронагреватель; 14 – вентиль; 15 – привод датчика; 16 – болт заземления; 17 – штуцер; 18 – основание; 19 – уравнитель.