7

Водные растворы в условиях промышленного производства и их стандартизация

План

1. Растворы. Определение.

2. Технологический процесс производства.

3. Стандартизация раствора.

4. Разведение растворов по массе.

5. Разведение раствора по объему.

6. Укрепление растворов.

7. Разведение растворов по плотности.

8. Литература

Растворы – это жидкие гомогенные системы, состоящие на растворителя и одного или нескольких, распределенных в нем в виде ионов или молекул. Растворение – массообменный процесс. Свойства истинных растворов приведены в таблице. В зависимости от растворителя различают растворы водные, спиртовые, масляные, глицериновые, на смешанных растворителях и др. Концентрацию растворов выражают в процентах по массе и массообъемных. Технологический процесс производства растворов в общем виде состоит из следующих стадий:

1. Подготовительная

2. Растворение

3. Освобождение раствора от механических включений нерастворимых примесей

4. Стандартизация

5. Фасовка и упаковка готовой продукции

В промышленных условиях готовятся лишь стойкие при хранении водные растворы. Некоторые водные растворы (растворы формальдегида, перекиси водорода и др.) получают с добавлением стабилизаторов.

Водные растворы получают разными способами:

• растворением лекарственных веществ;

• химическим взаимодействием веществ, в т.ч. электрохимическим способом.

Схема производства растворов представлена в таблице.

Таблица

Схема производства растворов для наружного и внутреннего применения

Стадии и операции технологического процесса	Описание действия	Контроль
Подготовительная	Проводят расчеты в соответствии с НД. Подготавливают лекарственные вещества и растворитель (измельчают, отмеривают, взвешивают)	Подтверждают соответствие лекарственных веществ и растворителя требованиям НД
Растворение: приготовление растворов путем механического перемешивания; приготовление растворов химическим взаимодействием.	Водные растворы приготавливают массообъемным способом и по массе: при приготовлении растворов массообъемным способом сухие лекарственные вещества взвешивают и доводят растворителем до требуемого объема или готовят по массе, но с учетом массообъемной концентрации и плотности раствора; некоторые растворы готовят по массе (сахарный сироп, растворы кислот, щелочей и др.). Концентрированные растворы кислот и щелочей осторожно тонкой струйкой добавляют к воде при перемешивании. Приготовление растворов основного ацетата свинца, основного ацетата алюминия. Последний получают также электролизом	Соблюдение техники безопасности. Разбрызгивание жидкости недопустимо! Производство препаратов должно производиться со строгим соблюдением промышленного регламента.
Освобождение растворов от механических включений и нерастворимых примесей	Водные растворы фильтруют при атмосферном давлении, под вакуумом и избыточном давлении.	Раствор должен быть прозрачным.
Стандартизация	Определяют: органолептические показатели; подлинность; количественное содержание действующих веществ; отсутствие механических включений; плотность раствора; для некоторых растворов цветность (сахарный сироп); рН и др.	Раствор должен быть стандартным в соответствии с НД
Фасовка и упаковка, хранение	Фасуют во флаконы равной емкости, снабжают этикетками «Наружное» или «Внутреннее» с указанием предприятия-изготовителя, торгового знака, названия препарата, даты изготовления и срока хранения. Хранят в прохладном, защищенном от света месте.	Раствор должен быть без осадка, не мутным, не гелеобразным. Исключение для жидкости Бурова

Стадия растворения осуществляется в аппаратах-реакторах, снабженных мешалкой и теплообменником. Для ускорения растворения в большинстве случаев используют нагревание. Перемешивание осуществляется различными способами:

• механическим с помощью мешалок различной конструкции (якорных, рамных, планетарных, пропеллерных, турбинных и др.);

• пневматическим (барботированием);

• гравитационным, основанным на различной плотности растворителя и раствора;

• ультразвуковым;

• циркуляционным и др.

Путем механического перемешивания получают водные растворы перекиси водорода, пергидроля, кальция хлорида, калия хлорида, аммиака, уксусной кислоты, сахарный сироп и др.

В результате химического взаимодействия получают раствор основного ацетата алюминия (жидкость Бурова), раствор основного ацетата свинца (свинцовый уксус).

Электрохимическим способом (электролизом) получают жидкость Бурова.

Отделение растворов от механических включений и нерастворимых примесей осуществляется отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием.

Отстаивание основано на разделении фаз под действием сил тяжести. Для этого используют отстойники периодического и полунепрерывного действия. Отстаивание применяется для предварительной очистки растворов.

Фильтрование растворов основано на разделении твердой и жидкой фаз с помощью пористых перегородок (фильтров). Фильтрование может происходить при атмосферном давлении (под давлением гидростатического столба жидкости), при разрежении (под вакуумом), при избыточном давлении. Для фильтрования растворов используют нутч-фильтры, друг-фильтры, пресс-фильтры, фильтр-грибок и др.

Центрифугирование основано на разделении фаз под действием сил центробежного поля. Для разделения твердой и жидкой фаз применяют отстойные, фильтрующие и суперцентрифуги.

Стандартизация растворов.

Водные растворы стандартизуют:

• органолептически;

• по количественному содержанию действующих веществ;

• по плотности и др. (например, ля сахарного сиропа определяют цветность и рН).

При несоответствии содержания действующих веществ в растворе его укрепляют или разбавляют по требуемым показателям согласно НД. Для получения раствора с заданной концентрацией или с заданной плотностью применяется правило смешения или соответствующие формулы, которые позволяют рассчитывать необходимое количество разбавителя, исходного раствора с заданной концентрацией или плотностью. Решение данных задач требует соблюдение определенных условий. Выбирается весовой или объемный способ расчета, т.е. ведут расчет в одной системе единиц. Когда имеется возможность, следует выбирать весовой способ разбавления растворов как наиболее точный, т.к. на определение массы раствора не влияет температура.

Для весового способа расчеты проводят по величинам m и Сm, а для объемного – V, , C_V, C_m/V, где

C_m – концентрация в процентах по массе;

C_V – концентрация в процентах по объему;

C_m/V – массообъемная концентрация в процентах;

m – масса раствора в г, кг;

 – плотность раствора в г/мл;

V – объем раствора в мл, л.

Если вместо концентрации используется плотность, то количество разбавителя, исходного раствора и раствора требуемой концентрации берется по объему. Если в таких задачах дается масса раствора, то ее необходимо перевести в объем.

При установлении концентрации растворов (массой С_m. объемной С_V или массообъемной С_m/V) руководствуются следующими правилами:

• в растворах кислот, щелочей, оснований и сахарном сиропе содержание лекарственного вещества обычно выражается в процентах по массе (С_m);

• в растворах, которые готовятся массообъемным способом, содержание растворенного вещества выражается в массообъемных процентах С_m/V;

При расчетах используют формулы и правило смешения («звездочки»).

Разведение растворов по массе

Разведение растворов по объему

По объему разбавляют те растворы, концентрация которых выражается в массообъемных или объемных процентах, а также в тех случаях, когда вместо концентрации раствора указывается его плотность. Расчеты проводят по правилу смешения или по формуле:

а – в а – с

х₁ = V  ---------- х₂ = V  -------- , где

в – с в – с

а, в, с – концентрация растворов по объему:

а – концентрируемого (укрепителя)

в – требуемого

с – слабого (разбавителя) в %.

х₁, х₂, V – объем раствора с концентрацией: х₁ – с; х₂ – в; V – а.

Так как концентрация этих растворов выражена в массообъемных или объемных процентах, то по правилу смешения части получаются объемными и известное количество раствора должно выражаться в объемных единицах в мл, л и т.д.

Укрепление растворов сухими веществами

Укрепление растворов можно производить более концентрированными растворами или сухими веществами. Количество сухого вещества рассчитывается по формуле:

в –с

х = V  ------------------- , где

100   – в

х – количество сухого вещества (г, кг);

V – объем исходного раствора (мл, л);

в – требуемая концентрация раствора в %;

с – концентрация исходного раствора в %;

 – плотность раствора требуемой концентрации (г/мл).

Разведение растворов по плотности

Разведение по плотности можно проводить только для растворов, не подвергающихся концентрации. Если в задаче количество растворов дается по массе, необходимо это количество перевести в объем.

Разведение по плотности можно рассчитать по формулам:

₁ – ₂ ₁ – ₃

х₁ = V  ---------- х₂ = V  -------- , где

₂ – ₃ ₂ – ₃

₁, ₂, ₃ – плотность растворов, г/мл

₁ – концентрированного

₂ – требуемого

₃ – слабого;

V, х₁, х₂ – объем раствора с плотностью V – ₁, х₁ – ₃, х₂ – ₂ мл

Жидкость Бурова (ГФ Х1, ст.285)

(раствор ацетата основного алюминия 8%)

Препарат был введен в лечебную практику в 1857 году русским врачом Буровым и применяется в виде водных растворов различной концентрации как вяжущее, противовоспалительное и антисептическое средство.

Жидкость Бурова представляет собой 7,6-9,2 мас/об раствор моноосновной уксусноалюминиевой соли с плотностью 1,044-1,048. Из трех известны уксусно-кислых солей алюминия асептическим действием обладает только одноосновная соль.

Раствор может быть приготовлен двумя способами:

• из калиевых квасцов, сульфата алюминия или других алюминиевых солей при взаимодействии с натрия гидрокарбонатом и уксусной кислотой;

• электролизом алюминия в уксуснокислой среде.

В промышленных условиях чаще жидкость Бурова получают электрохимическим способом. Этот способ был предложен в 1951 году В.А. Коноваловым и основан на анодном растворении алюминия в 8% растворе уксусной кислоты.

Установка для электролиза представляет собой алюминиевую ванну, охлаждаемую проточной водой. Ванна одновременно служит катодом. Аноды приготовлены из алюминиевых листов. Электроды должны быть включены в цепь постоянного тока. Препарат, полученный данным способом, отличается высокой чистотой.

Препарат стандартизуют:

• органолептически (прозрачный или опалесцирующий раствор);

• по плотности (1,044-1,048 г/мл);

• по содержанию основного ацетата алюминия (7,6-9,2%).

Препарат хранят в прохладном месте. При хранении жидкость Бурова мутнеет. Такой препарат допускается к отпуску после фильтрования при условии, что содержание основного ацетата алюминия в нем не ниже минимального предела.

Раствор основного ацетата свинца (свинцовый уксус)

Состав: Свинца ацетата 3,0

Свинца оксида 1,0

Воды дистиллированной освобожденной от углекислого газа 10,0

Представляет собой бесцветную прозрачную или почти прозрачную жидкость со сладким вяжущим вкусом, слабощелочной реакции, с плотностью 1,223-1,228.

Применяется при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек. Приготовление (ГФ Х1, т.2, с. 127): 3 части свинца ацетата смешивают с одной частью свинца оксида и 1 частью воды, смесь нагревают на водяной бане при помешивании до получения белой массы. К смеси добавляют свежепрокипяченной горячей воды (во избежании образования свинца карбоната) до получения 14 частей жидкости.

Смесь переливают в плотнозакрывающийся сосуд и оставляют для отстаивания на 2-3 суток. Жидкость фильтруют, избегая доступа воздуха, разбавляют свежепрокипяченной горячей водой до получения жидкости с плотностью 1,223-1,228 и тотчас разливают в небольшие стеклянные сосуды, наполняя их доверху, и плотно укупоривают пробками. В препарате содержание свинца должно быть в пределах 16,7-17,4%.

Образование основного ацетата свинца протекает по уравнению:

2Pb(CH3COOH)2  3H2O + PbO  Pb(CH3COO)2  Pb(OH)2 + 5H2O

Свинцовый уксус используется для приготовления примочек (Aqua Plumbi). Если концентрация свинцовой примочки в рецепте врачом не указана, то готовят 2% водный раствор свинцового уксуса, принимая его за 100%.