Фармацевтические и медико-биологические аспекты лекарств. Том 2 - Перцев И.М.
Скачать (прямая ссылка):
выпаривании или сушке жидких экстрактов происходит массопере-дача в системе жидкость — газ. Экстракция представляет собой сложный процесс, включающий диализ, десорбцию, растворение и диффузию, протекающих самопроизвольно и одновременно, как единое целое, как один общий процесс.
Чтобы получилось извлечение, экстрагент должен проникнуть внутрь клеток растительного сырья, которые имеют клеточные перегородки. В свежем сырье живая растительная клетка имеет пристенный слой протоплазмы, которая делает стенку клетки полупроницаемой, не пропускающей наружу растворенные в клеточном соке вещества. Поэтому при получении извлечений из свежих растений клетки умерщвляют этиловым спиртом, который, обезвоживая клетку, вызывает сильнейший плазмолиз.
Исходным сырьем для большинства препаратов служат высушенные части растений, в которых действующие вещества находятся в виде сухих конгломератов, адсорбированные на стенках клетки и порах. При высушивании, т.е. тепловой обработке сырья, происходит гибель протоплазмы и клеточная стенка теряет свойства полупроницаемой мембраны и начинает пропускать вещества в обе стороны, т.е. приобретает свойства пористой перегородки. Наличие пористой перегородки снижает скорость диффузионных процессов. Через поры перегородки могут пройти только те вещества, частицы которых не превышают размеры пор. Кроме того, испольуемые измельченные части растений имеют различную клеточную структуру и состоят из растворимых и нерастворимых веществ.
Процесс экстрагирования высушенного сырья можно разбить на несколько стадий.
Процесс извлечения начинается с проникновения экстрагента внутрь частичек растительного сырья вначале по макро-, затем по микротре-Щинам, по межклеточным ходам, порам, многочисленным капиллярам, заполняя клетки и другие пустоты в сырье. Проникновение извлекателя внутрь клетки носит название эндоосмоса, т.е. движение экстрагента через пористую перегородку. Время заполнения капилляров жидкостью может быть довольно длительным, так как заполнению мешает воздух, находящийся в растительной ткани. Для ускорения заполнения капилляров применяют вакуумирование, повышение давления жидкости, замену воздуха в порах на легко растворимый газ.
При проникновении экстрагента в сырье одновременно происходит и процесс смачивания веществ, находящихся внутри клеток. Эффективность смачивания веществ экстрагентом зависит от химического сродства веществ и экстрагента. Оболочки клеток обладают Дифильными свойствами с преобладанием гидрофильности. Чем
больше сродство экстрагента к материалу, тем он быстрее смачивает стенки капилляра и проникает в сырье. Смачивание и проникновение извлекателя по капиллярам улучшает введение в экстрагент ПАВ, которые снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз.
Процесс растворения биологически активных веществ, находящихся на клеточных стенках в виде высохших кусочков, называют стадией образования “первичного сока”. Внутри клеток экстрагент взаимодействует с находящимися в них веществами: растворимые в нем вещества растворяются, неограниченно набухающие ВМС набухают и пегггизируются (десорбция и растворение); ограниченно набухающие ВМС набухают, образуя гели. Внутри клеток образуется концентрированный раствор растворимых веществ — “первичный сок”. Скорость растворения вещества внутри частиц определяется при этом скоростью массопередачи его через пористые клеточные стенки сначала в экстрагент межклеточного пространства, затем в экстрагент, омывающий сырье, а на поверхности частиц (при разрушенных клетках и открытых порах) — скоростью массоотдачи от поверхности тела.
Массоперенос веществ через пористые клеточные стенки внутри растительного сырья состоит из процессов свободной молекулярной диффузии в клеточном соке (растворе) и внутренней диффузии через клеточные мембраны. Скорость массопереноса через мембрану при этом зависит от толщины и количества слоев мембраны, числа и диаметра пор, которые колеблются в широких пределах в зависимости от вида сырья.
Свободная молекулярная диффузия обусловлена хаотическим движением молекул, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое. Скорость диффузии увеличивается при повышении температуры, поскольку при этом возрастает скорость движения молекул. Движущей силой диффузионного процесса является разность концентраций растворенных веществ в соприкасающихся жидкостях. На скорость диффузии оказывают влияние также относительная молекулярная масса вещества, толщина слоя, через который происходит диффузия, площадь поверхности раздела и время диффузии.
Скорость молекулярной свободной диффузии математически выражается первым законом Фика
dM nr-dc
где dM/dt — скорость диффузии, кг/м; М — масса растворяющейся частицы (кг) в единицу времени т, с; F — площадь поверхности
'У
частицы, м ; D — коээфициент молекулярной диффузии, показывающий количество вещества (кг), которое диффундирует в единицу времени (с) через единицу площади (м2) при разности концентраций, равной единице (кг/м2), и толщине слоя 1 м. Знак означает направление процесса в сторону уменьшения концентрации (из клетки).
