Тема 2. «Производство настоек»

ТЕМА 2. «ПРОИЗВОДСТВО НАСТОЕК»

Актуальность темы

Фармацевтическая отрасль из лекарственного растительного сырья производит разнообразные экстракционные препараты (галеновые, новогаленовые, препараты индивидуальных веществ (эфирные масла, алкалоиды, гликозиды, танниды, витамины, сапонины и др.)). К галеновым препаратам относят жидкие, густые или сухие экстракты и настойки. Последние представляют собой окрашенные жидкие спиртовые или водно-спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания и удаления экстрагента. Изучение данной темы важно для студента – провизора, так как освещаются основные стадии процесса экстрагирования; основные способы получения настоек и их характеристики.

Цели обучения

Общая цель: Научиться готовить настойки способами мацерации, перколяции, а также модифицированными способами и оценивать их качество

в соответствии с требованиями ГФ XIII.

Уметь

Конкретные цели - уметь	Исходный уровень знаний-умений
1. Характеризовать и классифицировать настойки.	1. Характеризовать настои и отвары как лекарственную форму и основные расчеты лекарственного растительного сырья и экстрагента при приготовлении (аптечная технология).
2. Рассчитывать количество сырья и экстрагента для получения настоек.	2. Оптимизировать факторы, влияющие на процесс экстрагирования из ЛРС (аптечная технология).
3. Характеризовать сущность методов при получении настоек (мацерация, ремацерация, перколяция, разведение густых и сухих экстрактов)
4. Характеризовать методы очистки настоек.
5. Обозначить основные стадии контроля качества настоек.

Задания для обеспечения исходного уровня знаний-умений

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Задание 1. Для получения экстракционного препарата в инфундирный аппарат поместили 25,0 листьев толокнянки и залили 285 мл воды очищенной комнатной температуры, закрыли крышкой и нагрели на кипящей водяной бане на протяжении 30 минут, часто перемешивая. После этого экстракционный препарат немедленно процедили. Укажите, какая лекарственная форма была получена.

A. настойка;

B. микстура;

C. настой;

D. отвар;

E. экстракт.

Задание 2. Фармацевт готовит лекарственный препарат по прописи:

Rp.: Infusi radicis Althaeae 2,0-100,0

Da. Signa. По 1 чайной ложке 3 раза в день (ребенку 1 год)

Укажите особенности приготовления данного лекарственного препарата.

A. настаивают в течении 30 минут при комнатной температуре, после чего слизь сливают, не отжимая сырье;

B. настаивают в течение 15 минут на водяной бане, затем 45 минут охлаждают;

C. настаивают в течении 30 минут на водяной бане, 10 минут охлаждают;

D. настаивают в течение 30 минут при комнатной температуре, обязательно отжав сырье;

E. после 15 минутного настаивания на водяной бане немедленно процеживают.

Задание 3. Готовится настой по прописи:

Rp.: Infusi radicis Althaeae ex 10,0 200,0

Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день

Какое количество сырья и экстрагента использовали при приготовлении настоя.

A. 10,0 экстракта алтейного корня, 200 мл воды очищенной;

B. 13,0 корней алтея, 260 мл воды очищенной;

C. 13,0 корней алтея, 200 мл воды очищенной;

D. 10,0 корней алтея, 200 мл воды очищенной;

E. 10,0 корней алтея, 200 мл спирта этилового 70%.

Содержание обучения

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение целевых видов деятельности

Привести определение и классификацию настоек. Расчет количества сырья и экстрагента при приготовлении настоек из сильнодействующего сырья и сырья, не содержащего сильнодействующих веществ. Характеризовать основные стадии получения настоек методами мацерации и ее разновидностей, перколяции. Характеристика методов очистки спиртовых извлечений. Стандартизация настоек.

Для усвоения теоретических вопросов необходимо ознакомиться с графом логической структуры темы, материалами литературных источников и конспектом лекций.

Информационный материал

Препараты, получаемые из растений, в зависимости от степени переработки сырья классифицируют на:

— полученные на основе высушенного измельченного сырья (сборы, брикеты);

— представляющие собой отдельные фракции сырья (растительные масла, соки);

— полученные путем экстракции из высушенного или свежего растительного сырья, а также из культур тканей растений.

С позиции способа и места приготовления фитопрепараты делятся на:

— предназначенные для приготовления в домашних условиях (сборы, брикеты);

— изготавливаемые ex tempore в аптеке (настои, отвары);

— промышленного производства (галеновые, максимально очищенные, индивидуальные вещества, растительные масла, соки).

Подготовка сырья

Для получения фитопрепаратов в настоящее время используют высушенное растительное сырье, реже — свежее сырье и культуру тканей лекарственных растений.

Растительное сырье заготавливают в соответствии с общими правилами: надземную часть наиболее часто собирают в период цветения, подземную часть — чаще осенью, когда в них накапливается большая масса, иногда весной. Цветки собирают вначале цветения, плоды зрелыми, кору весной, о период сокодвижения, почки — ранней весной. Собранное сырье сортируют, отделяя от примесей и далее сушат, реже перерабатывают свежим. Сушку проводят шалящими методами при температуре не выше 90°С, чаще при 50-60°С, (эфиромасличное сырье при 25-30°С). Остаточная влага в сырье не должна превышать 10—15%. Качество растительного сырья определяется нормирующими документами: ГФ XI, ГФ XIII, ФСП и др. Для измельчения растительного сырья используют ножевые мельницы, траво - и корнерезки, эксцельсиоры, валки, дезинтеграторы. На выбор измельчающего оборудования влияют гистологическая структура, влажность и состав сырья.

Клетки свежего сырья находятся в состоянии тургора, клеточная мембрана полупроницаемая, что делает извлечение веществ из них практически невозможным. Поэтому перед экстракцией свежее сырье тщательно измельчают вплоть до истирания (например, на валках) либо замораживают (для разрушения клеточных мембран кристаллами льда).

В последние годы для получения ряда фитопрепаратов в качестве сырья используют культуру органов, тканей и клеток растений, выращенных на питательных средах. Это позволяет устранить дефицит редких видов растительного сырья и бесперебойно обеспечивать сырьем фармацевтическое производство.

Технология получения экстракционных препаратов

Основной технологической стадией получения суммарных (галеновых) максимально очищенных препаратов и препаратов индивидуальных соединений является стадия экстракции, в результате которой получают извлечение, содержащее сумму экстрактивных веществ.

Вторым этапом является очистка. В зависимости от методов и степени очистки различают:

— препараты минимальной степени очистки (суммарные или галеновые), они содержат сумму действующих и сопутствующих веществ, освобожденную от балластных веществ;

— максимально очищенные препараты (новогаленовые), содержащие сумму действующих веществ, максимально освобожденную от сопутствующих;

— препараты индивидуальных соединений, содержащие одно или несколько действующих веществ растений.

Суммарные галеновые препараты

К экстракционным препаратам наименьшей степени очистки (галеновым) относятся настои, отвары, настойки (в том числе гомеопатические матричные), экстракты, препараты свежего сырья. Суммарные препараты содержат сумму экстрактивных веществ, в том числе действующие (оказывают лечебное действие) и сопутствующие вещества (близкие к действующим веществам по растворимости и не оказывающие нежелательного действия на организм). Суммарные фитопрепараты в минимальной степени освобождены от балластных веществ (смолы, дубильные и др.), оказывают мягкое действие, обусловленное всем комплексом соединений, входящих в их состав. Виды суммарных (галеновых) препаратов представлены на рис. 1.

Рисунок 1. – Суммарные (галеновые) препараты

Настойки – жидкая лекарственная форма, представляющая собой обычно окрашенные спиртовые или водно-спиртовые извлечения, получаемые из лекарственного растительного сырья (высушенного или свежего), а также из сырья животного происхождения без нагревания и удаления экстрагента (ОФС.1.4.1.0019.15 Настойки). При получении настойки из сухого стандартного растительного сырья, которое содержит несильнодействующие вещества, соблюдают соотношение исходного сырья и готового продукта 1:5, а из сырья, содержащего сильнодействующие вещества, – 1:10.

При этом лекарственное растительное сырье берут по массе, а настойку получают по объему (с 1,0 кг сырья – 5 или 10 л соответственно).

Большинство настоек получают, используя в качестве экстрагента 70% этанол, реже — 40% этанол (настойки красавки, барбариса, зверобоя, лапчатки и др.) и крайне редко — этанол других концентраций: 90% (настойки мяты, стручкового перца), 95% (настойка лимонника) и др.

Производство настоек состоит из следующих стадий (см. технологическую блок-схему производства настоек):

• подготовка производства;

• подготовка исходного сырья;

• получение настойки;

• фасовка, упаковка и маркировка настойки;

• рекуперация спирта из шрота.

Схема производства настоек представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. – Технологические этапы получения настоек

Для экстрагирования лекарственного растительного сырья при получении настоек используют методы дробной мацерации и перколяции, очистку извлечения проводят фильтрованием после отстаивания на холоде (при температуре 8°С)

Подготовка производства включает подготовку воздуха, помещения, оборудования, персонала, спецодежды соответственно классам чистоты С и D. Подготовка сырья включает измельчение и просеивание лекарственного растительного сырья. Согласно требованиям НД растительное сырье перед экстрагированием должно иметь определенный размер частиц, при этом регламентируется содержание крупных частиц и пыли.

Необходимое количество экстрагента определяют по формуле:

где: V1 - объем настойки (готового продукта), л или мл;

Р - количество растительного сырья, кг или г;

К - коэффициент поглощения экстрагента сырьем, которое обычно для травы и листьев составляет 2-3; для коры, корней, корневищ - 1,3-1,5.

Далее осуществляют расчет исходного количества спирта (X) разведением спирта-ректификата или укреплением полученных ранее рекуператов, которое проводится по правилу «креста» или формулам:

или

где: V - объем этанола необходимой концентрации, л или мл;

b - необходимая концентрация,% об;

а - фактическая концентрация исходного спирта,% об;

с - объемная концентрация слабого этанола, используемого для разведения.

Вытяжки в производстве настоек получают методами мацерации и ее разновидностями (с использованием турбоэкстракции, циркуляции экстра - гента, ультразвука, дробная мацерация), перколяции, растворением густых и сухих экстрактов.

Процесс проводится в мацерационных баках и перколяторах-экстракторах различной конструкции (рис. 3).

При производстве настоек методом перколяции скорость слива перколята вычисляют по формуле:

где: d - диаметр перколятора, см;

h - высота столба сырья, см.

Рис. 3. Цилиндрический перколятор:

1 - корпус; 2, 7 - крышка, 3 - прижимная планка, 4, 8 - штурвал; 5 - мерное стекло, которое указывает количество жидкости в перколяторе; 6 - люк для выгрузки истощенного материала; 9 - коническое днище; 10 – ложное дно; 11 - фильтровальное полотно, 12 - сетка, 13 – патрубок

При такой скорости собирают перколят в количестве, равном требуемому объему настойки. После чего из отработанного сырья рекуперируют экстрагент, а перколят поступает на стадию очистки. В лабораторных условиях с малыми загрузками сырья скорость перколяции удобнее рассчитывать в каплях. Предположим, что при получении настойки красавки скорость вытекания перколята составляет 0,09 мл/мин. Учитывая, что в 1 мл настойки содержится 44 капли (таблица капель, ГФ ХIII изд,), скорость вытекания перколята составляет 4 капли в минуту.

1 мл 44 капли

0,09 мл х х = 4 капли

Конец перколяции (истощение сырья) определяют по обесцвечиванию перколята, отсутствию разницы в плотности перколята и чистого экстрагента, отрицательным результатом пробы на подлинность БАВ в жидкости, вытекающей из перколятора, либо другими методами.

Метод дробной мацерации. Рассчитанное количество измельченного растительного сырья равномерно укладывают в перколятор (рис. 3) на фильтр из полотна, марли или ваты, каждую порцию слегка утрамбовывают деревянной палочкой. Уложенный материал прикрывают тонким слоем ваты или кусочком фильтровальной бумаги, либо небольшой марлевой салфеткой, сложенной вчетверо. Сверху помешают груз (кусочки фарфора или речную гальку), чтобы растительное сырье не всплывало.

Перколятор с растительным сырьем укрепляют на штативе. Под перколятор помешают чистую сухую склянку-приемник с этикеткой, содержащей наименование приготовляемого препарата, фамилию и группу студента.

Экстрагент в перколятор можно подавать сверху или снизу, через сливной кран.

При наполнении сверху экстрагент в перколятор подают с такой скоростью, чтобы поверх материала сразу образовалось «зеркало» (I), т. е. неисчезающий постоянный слой жидкости. Далее прибавляют экстрагент так, чтобы он впитывался в материал сплошной массой, вытесняя воздух через открытый кран перколятора. «Зеркало» жидкости не должно исчезать (впитываться), иначе в растительный материал немедленно попадет воздух, препятствующий процессу экстракции. Когда экстрагент начнет вытекать из крана, его закрывают, вытекшую жидкость подают снова на сырье в перколятор и наливают еще столько экстрагента, чтобы над растительным материалом был слой жидкости толщиной 10—20 мм.

При наполнении снизу стеклянную воронку соединяют с длинным резиновым шлангом, второй конец которого соединен с нижним краном перколятора. Опустив воронку ниже перколятора, заполняют ее экстрагентом. Медленно поднимая воронку, вытесняют воздух из шланга и заставляют растворитель переливаться сплошным слоем в загруженный перколятор. Одновременно следует внимательно следить за своевременным прибавлением экстрагента в воронку. После вытеснения воздуха из перколятора и образования «зеркала» кран закрывают и воронку со шлангом отсоединяют.

Перколятор закрывают куском туго натянутого, смоченного водой пергамента и оставляют на мацерационную паузу, которая длится 24-48 ч.

По истечении мацерационной паузы открывают кран и сливают первую порцию извлечения в количестве 1/4 объема готового продукта. Оставшийся экстрагент подают на сырье до образования «зеркала». Через 1,0—1,5 ч извлечение снова сливают в таком же количестве, как в первый раз. В течение рабочего дня через равные промежутки времени производят всего четыре слива. Все порции извлечения объединяют.

Метод перколяции (от лат. percolare— обесцвечивать). Рассчитанное количество растительного сырья помещают в фарфоровую выпарительную чашку и смачивают равным количеством экстрагента, хорошо перемешивают и уминают пестиком. При этом растительный материал должен сохранить сыпучесть и не содержать излишка экстрагента. Смоченный материал плотно закрывают и оставляют для набухания при комнатной температуре на 2—4 ч, изредка перемешивая. В учебных целях время набухания можно сократить.

Набухший растительный материал порциями укладывают в перколятор и заливают экстрагентом до «зеркала» (см. рис. 4).

Принцип перколяции состоит в экстрагировании растительного материала медленным и непрерывным током экстрагента, поступающего на сырье в перколяторе. Скорость добавления экстрагента должна быть равна скорости вытекания извлечения, чтобы толщина слоя свободной жидкости («зеркало») над материалом не изменялась.

Рисунок 4. – Устройство перколятора с питателем:

1 – питатель; 2 – перколятор; 3 – приемник

Экстрагент в перколятор подается автоматически при помощи питателя — опрокинутой вверх дном склянки с экстрагентом, погруженной горлышком в экстрагент внутри перколятора. Между нижним краем горла питателя и поверхностью растительного материала должно оставаться расстояние 1-1,5 см. Иногда склянку удлиняют куском стеклянного дрота соответствующей длины, плотно вставляя его в горлышко склянки с помощью резинового кольца (рис. 4).

Стеклянный дрот должен быть достаточного диаметра и не мешать вытеканию жидкости из питателя. Питатель поддерживает уровень жидкости в перколяторе на уровне нижнего края горлышка склянки или вставленного в него куска дрота.

Скорость вытекания извлечения из перколятора нужно отрегулировать нижним краном. Объем вытекающей жидкости за 1 ч должен составлять-1/|2 часть рабочего объема перколятора (занятого сырьем).

Настойки из свежего сырья. Для получения извлечения из свежего сырья используют мацерацию крепким спиртом (7 сут) или бисмацерацию. В последнем случае первая экстракция проводится 96% этанолом, что способствует дегидратации, в результате чего мембраны клеток становятся пористой перегородкой, для второй экстракции берут спирт меньшей концентрации (например, 20%). Время первой мацерации составляет 14 дней, второй — 7 дней.

Очистка вытяжек. Полученные извлечения являются мутными жидкостями, так как содержат значительное количество взвешенных частиц. Очистку вытяжек проводят отстаиванием при температуре не выше 10°С до получения прозрачной жидкости. После отстаивания (не менее 2 суток) проводят фильтрацию.

Стандартизация настоек. Согласно современным требованиям в настойках определяют подлинность и количество биологически активных веществ по методикам частных фармакопейных статей, тяжелые металлы (не более 0,001%), сухой остаток (сумма экстрактивных веществ), плотность при помощи ареометра или пикнометра, содержание этанола.

Сухой остаток и плотность настойки отражают содержание суммы экстрактивных веществ, что важно для суммарных (галеновых) препаратов. Кроме того, эти показатели свидетельствуют о правильности проведения экстракции.

Для определения содержания этанола в настойках неприемлемо использование стеклянных и металлических спиртомеров, поскольку их показания основаны на плотности жидкости. Плотность настоек определяется не только присутствующим в ней этанолом, но и комплексом экстрактивных веществ, наличие которых сильно влияет на показания спиртомера/ареометра. В связи с этим количество этанола в настойке определяют по температуре кипения. В последнее время с этой целью используют также газово-жидкостную хроматографию.

Инструкция к выполнению практического задания

Лабораторная работа №2

Приготовление настоек

Задание:

1. Приготовить 80—200 мл настойки методом перколяции/дробной мацерации или другим методом, указанным в индивидуальном плане.

2. Из отработанного растительного сырья рекуперировать этанол методом вытеснения водой или отгонкой с водяным паром (согласно индивидуальному плану), в рекуперате определить концентрацию и количество безводного этанола.

3. Провести очистку настойки.

4. Провести стандартизацию настойки.

5. Составить материальный баланс по действующим веществам или этанолу (см. обучающую задачу 8).

6. Составить технологическую и аппаратурную схемы получения настойки.

7. Составить номенклатурный список настоек. Указать экстрагент, концентрацию этанола, действующие вещества и показатели качества и нормы, применение и дозы.

Выполнение лабораторной работы. По указанию преподавателя приготовить одну из настоек, приведенных в Рабочем журнале. Для проведения необходимых расчетов следует использовать данные, приведенные в разделе «Информационные материалы» и разобрать обучающие задачи. Получение настойки описано в методиках, приведенных в Рабочем журнале. Содержание этанола в настойке определяют по методике ГФ XIII.

Примеры решения задач

Сколько сырья и экстрагента необходимо для получения 150 мл настойки валерианы? (К = 1,3).

Решение.

Настойка валерианы готовится в соотношении 1:5, так как сырье не является сильнодействующим. Итак, сырья нужно взять: 150:5 = 30,0 г (корневищ с корнями валерианы).

Экстрагента (70% этанола) с учетом, что К = 1,3, необходимо (по формуле (1)): V = 150 + 301,3=189 мл

2. Какой объем 95% этанола необходим для приготовления 150 мл настойки валерианы? Как приготовить экстрагент?

Решение:

Расчет по формуле (2):

х = 139,26 мл 95% этанола.

Расчет по правилу «креста»:

95 70 95 - 70

70 189 – х

Для приготовления 70% этанола отмеряют 139,26 мл 95% этанола и доводят объем в мерном цилиндре водой при перемешивании до объема 189 мл при температуре 20єС.

3. Какое количество сырья и экстрагента необходимо для приготовления 350 мл настойки белладонны?

Решение:

Из сильнодействующего сырья настойки готовят в соотношении 1:10, тогда количество сырья равно 350:10 = 35,0 г.

Экстрагента (40% этанола) с учетом, что К = 2, необходимо взять (по формуле (1)): V = 350 + 352 = 420 мл

4. Рассчитайте скорость перколяции в каплях в минуту, если диаметр перколятора 5 см, высота слоя загруженного растительного сырья 11 см, 1 мл перколята содержит 40 капель.

Решение:

Скорость перколяции вычисляют из соотношения:

1 мл – 40 капель

0,1499мл - Х Х = 5,99 ≈ 6 капель/мин.

6. Рассчитайте, сколько миллилитров 96% этанола необходимо для получения 180 мл 40% этанола при изготовлении 150 мл настойки белладонны.

Решение:

Для приготовления 150 мл настойки красавки необходимо взять 15 г сильнодействующего сырья (1:10). Экстрагентом при получении настойки белладонны является 40% этанол, количество которого рассчитывают с учетом К=2.

V = 150 + 15 2 = 180 мл

7. Из 20 кг листьев красавки с содержанием алкалоидов 0,36% приготовлено 200 л стандартной настойки, содержащей 0,033% алкалоидов. Составьте материальный баланс по действующим веществам и вычислите выход, трату и расходный коэффициент.

Решение:

В 20 кг листьев красавки с содержанием 0,36% алкалоидов находится Х кг алкалоидов:

100 кг - 0,36 кг

20 кг - х кг х = 0,072 кг

В 200 л настойки (0,033% алкалоидов) содержится Y кг алкалоидов:

100 л - 0,033 кг

200 л - х кг х = 0,066 кг

Баланс по алкалоидам: 0,072 кг = 0,066 кг + 0,006 кг.

Обычно материальный баланс по действующим веществам составляется в виде приходно-расходной ведомости (табл. 1).

Таблица 1. – Материальный баланс по действующим веществам

Взято сырья, кг

Алкалоидов содержится в сырье, кг

Получено, л

Алкалоидов содержится в настойке, кг

Листья красавки (содержание 0,36%) - 20

0,072

Настойка красавки (содержание алкалоидов 0,033%) – 200

Потери

0,066

Всего

0,072

Всего

0,072

Выход (степень использования) сырья:

8. Получено 100 л настойки пустырника с содержанием 66% этанола (20°С), для чего было израсходовано 160 л 70,5% этанола (22°С). Из отработанного сырья рекуперировано 120 л 33% этанола (22°С). Составьте материальный баланс по абсолютному этанолу. Вычислите выход, трату и расходный коэффициент.

Решение:

Для составления материального баланса по этанолу следует рассчитать его количество в единицах абсолютного этанола (20°С) в экстрагенте, рекуперате и настойке, учитывая объемы и температуру жидкостей.

Израсходовано абсолютного этанола: