3.2.2. Способы получения жидких экстрактов

В фармацевтической практике для производства фитопрепаратов из лекарственного растительного сырья применяют динамические и статические способы экстрагирования [50]. Из числа статистических способов наибольшее распространение получили периодические равновесные способы экстрагирования среди них принято различать:

1. Одноступенчатый (мацерация);

2. Многоступенчатый прямоточный (ремацерация);

- многоступенчатый противоточный (реперколяция).

Из динамических способов экстрагирования нашли применение:

- одноступенчатые (перколяция, циркуляция с непрерывным сливом);

- противоточный многоступенчатый способ в батарее диффузоров

(быстротекущая реперколяция);

- непрерывные бесступенчатые прямоточный и противоточный

способы экстрагирования.

Перечисленные способы экстрагирования могут быть реализованы в равновесном и неравновесном варианте. Реализация способов экстракции в равновесном варианте предусматривает равновесие в системе твердое тело-жидкость на каждой ступени экстракции [43].

ПЕРКОЛЯЦИЯ - относится к динамическим методам. Измельченный материал, предварительно смоченный и пропитанный экстрагентом, помещают в перколятор и ведут перколяцию т.е. непрерывное прохождение экстрагента через слой сырья и сбор перколята. С израсходованием положенного количества экстрагента должно быть достигнуто полное извлечение действующих веществ.

РЕПЕРКОЛЦИЯ - имеет много разновидностей. Наиболее часто в производстве суммарных препаратов используют модификацию ЦАНИИ и метод реперколяции по Н.А.Чулкову. При реперколяции сырье и экстрагент движутся относительно друг друга по принципу противотока. Экстрагент по мере насыщения веществами из сырья поступает на другие порции сырья с все увеличивающимся содержанием веществ и насыщается еще больше. На каждой ступени происходит настаивание сырья в течение определенного времени, затем полученный экстракт передается на следующую ступень, где снова настаивается со следующей порцией сырья.

В условиях крупномасштабного производства получают развитие способы непрерывного противоточного экстрагирования. В настоящее время разрабатываются и внедряются новые, более интенсивные способы обработки сырья: экстрагирование в турбулентном потоке экстрагента, при вибрации, с применением ультразвука [41], пульсации жидкости через слой сырья [37], электрической обработки материала и т.д.

3.2.3. Характеристика технологических констант необходимых при экстрагировании

Экстрагирование - массообменный процесс, который определяется основными законами массопередачи: молекулярной диффузией, массоотдачей и массопроводимостью [3].

В процессе экстрагирования, в отличие от процесса растворения, переход веществ из одной фазы в другую осуществляется до тех пор, пока они имеют разную концентрацию, являющуюся движущей силой процесса экстрагирования. Предельным состоянием массообмена является достижение равновесия в системе, выравнивание скорости перехода из одной фазы в другую и обратно при данных условиях. Скорость массопередачи пропорциональна движущей силе процесса и рассчитывается по формуле[25].

(1)

где: М- количество веществ, подвергающихся массопередаче;

τ- время процесса;

F- площадь фазового контакта, м²;

Δ- движущая сила массообменного процесса, кг/м;

К - коэффициент массопередачи.

Перенос веществ в экстрагент осуществляется молекулярной и конвективной диффузией [25,42].

Молекулярная диффузия - это обусловленный хаотическим движением молекул процесс постепенного взаимного проникновения веществ, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое. Математическое выражение молекулярной диффузии, определяющей скорость процесса, представлено уравнением первого закона Фика:

(2)

где: - скорость диффузии, кг/м;

dc - разность концентраций на границе раздела фаз кг/м³;

dx- изменение толщины диффузного слоя, м² ;

D - коэффициент молекулярной диффузии, показывающий количество вещества, которое диффундирует в единицу времени (с), через единицу площади (м²), при разности концентраций, равной 1 и толщине слоя в 1 м. Знак (-) означает направление процесса в сторону уменьшения концентрации. Скорость молекулярной диффузии зависит от температуры, радиуса, диффундирующих молекул, вязкости среды.

Конвективная диффузия - это процесс переноса вещества в виде небольших объемов раствора. Конвективный перенос вещества происходит в результате сотрясения, перемешивания, изменения температуры, т.е. причин, вызывающих перемещение жидкости, а вместе с ней и растворенного вещества в турбулентном потоке. Математическое выражение скорости конвективной диффузии представлено уравнением:

(3)

где: β - коэффициент конвективной диффузии, показывающий какое количество вещества передается через 1 м² поверхности фазового контакта в воспринимающую среду в течение 1 часа при разности концентраций между слоями, равной 1 кг/м³.

Конвективная диффузия может быть естественной (за счет разности плотностей экстрагента и раствора, изменения температуры и др.) и принудительной (при перемешивании насосами, машинками и вибраторами). Конвективная диффузия способствует интенсификации процесса массообмена.