3 курс / Фармакология / Производство_и_стандартизация_медицинских_растворов,_лекарственных
.pdf
Очистку растворов от |
механических включений осуществляют |
|||||
отстаиванием и фильтрованием. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Отстаивание |
|
|||
Представляет собой процесс очистки жидкостей под действием силы |
||||||
тяжести. Отстаивание как правило сочетают с последующим фильтрованием. |
||||||
Движущей силой осаждения является разность плотностей твердой фазы и |
||||||
жидкости. Скорость отстаивания описывается уравнением Стокса: |
||||||
|
|
V d2 |
g |
, где: |
||
V - скорость оседания сферической частицы, м/с; |
||||||
d - диаметр частицы, м; |
|
|
|
и жидкой |
фаз, кг/м3; |
|
- разность плотностей твердой |
|
|||||
- вязкость жидкой фазы, Н/(с м); |
|
|
|
|||
g - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с. |
||||||
Таким образом, скорость оседания твердых частиц прямо пропорциональна |
||||||
размеру частиц, разности плотностей твердой фазы и жидкости, ускорению |
||||||
силы тяжести и обратно пропорциональна вязкости жидкости. |
||||||
Вязкость жидкости можно уменьшить путем |
нагревания. Однако от этого |
|||||
воздерживаются, так как с повышением температуры усиливаются |
||||||
конвекционные токи, препятствующие осаждению частиц. Кроме того |
||||||
происходит испарение летучих растворителей. Поэтому отстаивание в |
||||||
соответствии с требованиями ГФ Х1 проводят при температуре не выше 10°С. |
||||||
При этой температуре не наблюдается активного развития микрофлоры в |
||||||
водных растворах, ухудшается растворимость примесей, несущественны |
||||||
потери летучих растворителей. |
отстойниках |
(седиментаторах) периодического, |
||||
Отстаивание проводят в |
||||||
полунепрерывного или непрерывного действия (рис. 15).
Рис. 15 – Отстойники периодического (А), полунепрерывного (Б) и непрерывного (В) действия:
1 – осветляемая жидкость, 2 – осветленная жидкость, 3 - осадок
21
В отстойники периодического действия подачу жидкости, слив осветленной жидкости и удаление осадка проводят периодически.
Отстойники представляют собой металлические цилиндрические резервуары с коническим днищем. Имеют один кран, расположенный на некоторой высоте от днища, или несколько кранов на разной высоте отстойника. В отстойниках с одним краном осветленную жидкость сливают после завершения отстаивания. Отстойники второго типа дают возможность собирать жидкость частями по мере ее осветления.
Отстойник заполняют жидкостью, которая отстаивается в неподвижном состоянии. После этого открывают краны, начиная с верхнего, и сливают прозрачную жидкость. Отстаивание можно производить и в емкостях без крана. В этом случае используют сифон или отсасывают осветленную жидкость с помощью шланга, соединенного с монтежю. Осадок удаляют вручную или смывают водой
В отстойники полунепрерывного действия подачу и слив осветленной жидкости проводят непрерывно, а осадок удаляют периодически.
Например, взвесь непрерывно подается в раструб в центре аппарата. За счет увеличения диаметра раструба скорость движения жидкости уменьшается, и частицы по инерции оседают на дно. Осветленная жидкость в виде ламинарного потока со скоростью меньшей, чем скорость оседания частиц, поднимается вверх, не увлекая их за собой, и непрерывно сливается через патрубок.
В отстойники непрерывного действия подачу жидкости, слив осветленной жидкости и удаление осадка проводят непрерывно.
Например, гребковый отстойник представляет собой невысокий цилиндрический резервуар с коническим днищем и кольцевым прямоугольным желобом у верхнего края. Отстойник имеет мешалку с гребками, совершающую до 20 об/час. Взвесь непрерывно подается сверху через трубу. Осветленная жидкость постоянно стекает через желоб. Осадок на дне медленно перемещается гребками от периферии к центральному патрубку, через который откачивается насосом.
Производительность отстойников рассчитывают по формуле: , где:
W - производительность (объем осветленной жидкости, получаемый в единицу времени), м3/с;
V - скорость отстаивания, м/с;
F - площадь отстаивания, м2.
Таким образом, производительность отстойника пропорциональна поверхности осаждения и не зависит от его высоты.
Фильтрование
Представляет собой процесс очистки с помощью фильтров. Движущей силой фильтрования является разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки.
Скорость фильтрования – это количество жидкости, прошедшей через единицу поверхности фильтра в единицу времени.
22
Уравнение фильтрования имеет вид: |
P |
||||
|
|
|
dV |
||
|
dV |
|
F dt |
Rос Rф.п , где: |
|
|
|
- скорость фильтрования, м/с; |
|
||
|
|
|
|
||
V - объем фильтрата, м3; |
|
||||
F - поверхность фильтра, м2; |
|
||||
dt - изменение времени фильтрования, с; |
|||||
∆P - разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки, Н/м2; |
|||||
μ - динамическая вязкость фильтрата, (Н. с/м2); |
|||||
Rос. |
- сопротивление слоя осадка, м-1; |
|
|||
Rф..п. - сопротивление фильтра, м-1. |
|
||||
Сопротивление фильтра является постоянной величиной. Сопротивление слоя осадка растет в процессе фильтрования в связи с увеличением его толщины.
Таким образом, скорость фильтрования прямо пропорциональна перепаду давлений и обратно пропорциональна вязкости жидкости, сопротивлению осадка и фильтра.
Фильтрующие материалы
Чаще всего для фильтрования используют материалы из натурального хлопчатобумажного волокна, такие как бельтинг, холст, марля, вата. Бельтинг – плотная ткань, которую получают из прочной кручёной хлопчатобумажной пряжи для фильтрования под давлением. Реже используют шерстяные ткани, различные виды сукна. Находят применение синтетические ткани из полихлорвинила (ПВХ), полиамида, лавсана и тефлонового волокна.
Нетканые фильтры представлены фильтровальной бумагой различных марок.
Требования к фильтрующим материалам
Фильтрующие материалы должны:
- иметь хорошую проницаемость для фильтруемой жидкости; - задерживать частицы требуемых размеров; - оказывать минимальное гидродинамическое сопротивление;
- иметь достаточную механическую прочность; - не изменять физико-химических свойств фильтрата;
- быть биологически безвредными и химически стойкими; - не выделять в фильтрат волокон или частиц;
- быть регенерируемыми, износостойкими, доступными и дешёвыми.
Классификация фильтров
1. По структуре.
А. Сжимающиеся. Их поры могут менять свою форму и размеры. В основном это тканевые фильтры. Для уменьшения деформации их укладывают на прочные перегородки.
23
Б. Не сжимающиеся. Их изготавливают в виде патронов, пластин, плит, дисков. К ним относятся керамические и стеклянные фильтры, фильтры из пористой нержавеющей стали.
2. По механизму задержания частиц.
А. Глубинные. Имеют сложный механизм задержания частиц (ситовой, сорбционный, инерционный). К фильтрам этого типа относятся керамические и стеклянные фильтры. Постепенно осадок закупоривает поры, поэтому глубинные фильтры применяют для разделения неконцентрированных взвесей
(до 1%).
Б. Поверхностные. Имеют ситовой механизм задержания частиц. Осадок, образующийся на поверхности фильтра, становится дополнительным фильтрующим слоем. Он увеличивает сопротивление продвижению жидкости. Поверхностные фильтры применяют для разделения концентрированных взвесей (более 1%). К ним относят тканевые и бумажные фильтры.
Установки для фильтрования
По принципу действия различают установки, работающие: - за счет гидростатического давления столба жидкости; - под вакуумом; - под давлением.
Установки, работающие за счет гидростатического давления столба фильтруемой жидкости, имеют ложное дно с фильтрующим материалом. Давление создается жидкостью, находящейся на фильтрующей перегородке. Для поддержания уровня жидкости на постоянной высоте раствор подается на фильтр из напорного бака, снабженного регулятором уровня жидкости. Фильтрат выводится из нижней части через штуцер. Недостатком установки является невысокая производительность.
Установки, работающие под вакуумом (нутч-фильтры) (рис.16)
представляют собой толстостенную цилиндрическую емкость из керамики, фаянса или металла, открытую в верхней части. Внутри емкость разделена перфорированной перегородкой с фильтрующим материалом, например, бельтингом, фильтровальной бумагой. Под перегородкой создается разрежение за счет вакуумной линии, соединенной через ресивер с вакуумным насосом. Фильтрат собирается в нижней части аппарата. Ресивер – промежуточная емкость, сглаживающая пульсацию насоса и препятствующая перебросу жидкости в насос.
Через нутч-фильтр не фильтруют жидкости, содержащие легколетучие растворители. Спирт и эфир при большом разрежении быстро испаряются, их пары отсасываются насосом и выбрасываются в атмосферу.
24
Рис. 16 – Установка для фильтрования с помощью нутч-фильтра:
1 – осадок, 2 – фильтрующий материал, 3 – перфорированная перегородка
Установки, работающие под давлением (друк-фильтры) (рис.17) - это цилиндрическая герметично закрытая ёмкость, в нижней части которой имеется перфорированная перегородка с фильтрующим материалом. На фильтр с помощью монтежю подают жидкость, которая продавливается через перегородку сжатым воздухом или инертным газом. Монтежю - это вертикальный резервуар, в который самотеком или с помощью вакуума поступает фильтруемая жидкость, а затем продавливается сжатым воздухом. Монтежю имеет мановакуумметр, трубу для заполнения и продавливания жидкости, краны для подключения воздушной линии.
Друк - фильтры характеризуются самой высокой производительностью по сравнению с нутч-фильтрами и фильтрами, работающими за счет гидростатического давления. Через них можно фильтровать и вязкие, и летучие жидкости, т.к. фильтр герметично закрыт.
25
Сжатый
воздух
Рис. 17 Установка для фильтрования с помощью друк – фильтра и монтежю: 1- фильтруемая жидкость, 2 – монтежю, 3 – перфорированная перегородка, 4 – фильтрующий материал, 5 – фильтрат
Разновидностью друк - фильтра является рамный фильтр-пресс (рис. 18) Он состоит из чередующихся рам и плит, количество которых может быть 10 и более. Рамы (Б) пустотелые. В полости рамы собирается осадок (В). Плиты
(Г) сплошные, с обеих сторон имеют канавки, предназначенные для стока фильтрата. Каждая плита покрыта с обеих сторон фильтрующей тканью, то есть плита служит подпоркой для фильтрующего материала. Рамы и плиты имеют одинаковые внешние размеры. Две плиты с фильтровальным материалом и рама образуют одну фильтровальную камеру.
На станине установлена концевая неподвижная плита и перемещающаяся на роликах подвижная плита. Между ними располагают комплект рам, фильтров и плит. Рамы и плиты по бокам имеют ручки, с помощью которых их навешивают на специальные направляющие, плотно придвигают друг к другу и герметизируют резиновыми прокладками и гидравлическим зажимом (А).
Как рамы, так и плиты имеют в стенках отверстия, совпадающие друг с другом. При сборе они образуют сквозные дренажные каналы. По ним в каждую фильтровальную камеру поступает жидкость для фильтрования и сливается фильтрат. Эти каналы заканчиваются у концевой плиты. Канал для фильтруемой жидкости сообщается через отверстия с внутренними полостями
рам.Жидкость подают в полость рамы под давлением, благодаря чему она фильтруется через ткань. Осадок остается в полости рамы. Фильтрат поступает в просвет между тканью и плитой, по желобкам стекает вниз и попадает в общий приемный канал (Е).
26
Достоинством фильтр-пресса является высокая производительность, связанная с большой фильтрующей поверхностью и разностью давлений от 2 до 15 атм.
Рис. 18 – Рамный фильтр - пресс
27
1.2.4.Стандартизация
Кпоказателям качества растворов относятся следующие: количественное содержание действующего вещества, плотность, концентрация спирта в спиртовых растворах, отсутствие примесей посторонних веществ и механических включений. Концентрация растворов кислот, щелочей, глицерина и растворов лекарственных веществ на вязких растворителях выражается в процентах по массе, концентрация спирта – в объёмных процентах, концентрация водных и спиртовых растворов лекарственных веществ – в массообъёмных процентах.
В фармацевтической практике нередко возникает необходимость в разбавлении более концентрированного раствора до заданной концентрации или укреплении раствора с концентрацией менее требуемой.
В ряде случаев показателем концентрации растворов служит плотность – для сиропов, глицерина, жидкости Бурова и др.
1.2.5Фасовка и упаковка
Растворы для внутреннего и наружного применения выпускают в стеклянных или пластиковых флаконах с винтовой горловиной. В качестве укупорочных средств применяют металлические или пластмассовые винтовые крышки и пробки. Это так называемая первичная упаковка. Вторичной (групповой) упаковкой служат картонные коробки.
Для розлива (дозирования) растворов используют разливочнодозировочные машины. Они могут быть роторного и линейного типов.
Машины роторного типа состоят из следующих узлов: вращающегося бака с дозирующими устройствами и поплавковой системой, поддерживающей постоянный уровень раствора в баке; распределительного механизма, обеспечивающего синхронную подачу флаконов под розлив и удаление их после наполнения; вращающегося ротора с подъемными столиками. Подъемные столики служат для опускания и подъема флаконов при розливе. Роторные машины являются машинами непрерывного действия.
Внешний вид машины роторного типа представлен на рис. 19.
28
Рис. 19 - Машина для розлива медицинских растворов роторного типа.
Принцип работы машины для розлива линейного типа (рис. 20)
заключается в следующем. Установленные вручную флаконы передвигаются по транспортеру (8) до отсекателя (11), который пропускает 4 флакона на заполнение под дозирующий механизм (10). При дозировании поршень (15) нагнетает отмеренный объем жидкости во флакон. Одновременно происходит заполнение четырех флаконов. Заполненные флаконы движутся по транспортеру. Горлышки вручную закрывают крышками. Далее срабатывает механизм закручивания или запрессовки крышек (5). Укупоренные флаконы подаются транспортером на приемный стол.
1.Ограждение.
2. Станина дозатора.
3. Бункер.
4. Пульт управления.
5. Гoловка дозакруточная.
6. Цилиндр мерный.
7. Маховик регулировки сливного штуцера по высоте.
8. Транспортер.
9. Кран трехходовой.
10. Клапан выпускной.
11. Отсекатель.
12. Ползун.
13. Упор регулировки дозы
14. Маховик регулировки дозы.
15. Пневмоцилиндр дозатора.
Рис. 20 – Схема машины для розлива медицинских растворов линейного типа
В условиях крупного промышленного производства используют не отдельные машины для розлива, а высокопроизводительные поточно-
29
автоматизированные линии. Здесь флаконы проходят стадии внутренней и наружной сушки, розлива раствора, укупоривания флаконов и наклеивания этикеток.
1.3.Характеристика некоторых медицинских препаратов
сжидкой дисперсионной средой
1.3.1. Сиропы
Сиропы (Sirupi) – это концентрированные растворы различных сахаров с лекарственными веществами, экстрактами, настойками, ягодными соками.
Для приготовления чаще всего используют сахар высшей очистки – рафинад, содержащий не менее 99,9% сахарозы в пересчете на сухое вещество. Он не содержит ультрамарина, который является причиной порчи сиропов в результате появления сероводорода. Кроме сахарозы в качестве основы сиропов применяют сорбит, глюкозу, фруктозу, сахарин и др.
В зависимости от состава сиропы подразделяют на вкусовые и лекарственные.
Вкусовые сиропы. Используют как корригирующие средства для исправления вкуса некоторых лекарственных средств, особенно в детской практике.
Сахарный сироп (Sirupus Sacchari). Готовят в реакторах с паровой рубашкой и якорной мешалкой. На 64кг сахара берут 36л воды очищенной, добавляя сахар частями к кипящей воде при постоянном перемешивании. После полного растворения сироп дважды доводят до кипения, образующуюся пену (продукт коагуляции белков, слизей и других примесей) удаляют. Время изготовления не должно превышать одного часа для предотвращения карамелизации (изменения окраски сиропа до желто-бурого цвета) и инверсии (гидролиза сахарозы с образованием глюкозы и фруктозы). Сироп фильтруют в горячем состоянии. Концентрация сахара в готовом продукте должна быть 60 – 64% по массе. В этом случае в растворе достаточно высокое осмотическое давление и микроорганизмы обезвоживаются. Сиропы с концентрацией менее 60% подвергаются брожению, более 64% - кристаллизации.
Готовый сироп должен быть бесцветным, прозрачным, густой консистенции, с плотностью 1,301 – 1,313г/см3, показателем преломления 1,451
– 1,454, не содержать патоки, инвертного сахара, хлоридов, сульфатов кальция и тяжёлых металлов. Хранят в прохладном, защищённом от света месте в доверху наполненных, плотно укупоренных флаконах.
Находят применение вишнёвый, малиновый, мандариновый и другие вкусовые сиропы.
1.3.2. Лекарственные сиропы
Готовят на основе сахарного сиропа с добавлением настоек, экстрактов, витаминов, антибиотиков и других лекарственных средств.
30