Производство суспензий и эмульсий в промышленных условиях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.22 Устройство роторно-бильной коллоидной мельницы: 1 — корпус; 2 — штуцер для ввода суспензии; 3 — ротор; 4 — биллы; 5 — контрударники; 6 — штуцер для вывода готовой продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.23 Устройство виброкавитационной коллоидной мельницы: 1 — корпус; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — канавки дна поверхности ротора и статора; 5 — штуцер для ввода суспензии; 6 — штуцер для вывода готовой продукции.

Конусная коллоидная мельница (рис.24) имеет статор 5 и конусный ротор 2, заключенные в корпус 3. Ротор и статор имеют на поверхности наклонные канавки 6. Канавки ротора и статора направлены в противоположные стороны. Статор закреплен в корпусе при помощи гайки 4. Материал поступает в аппарат через воронку 7 в крышке 8. Он попадает в зазор между статором и ротором, измельчается и выводится через штуцер 9. Зазор между статором и ротором может регулироваться при помощи гайки 4. Величина зазора может доходить до 0,05 мм. Ротор вращается с окружной скоростью до 105 м/с.[2]

 

 

 

 

 

Рис.24 Схема конусной коллоидной мельницы: 
1 — вал; 2 — ротор; 3 — корпус; 4 — накидная гайка; 5 — статор; 6 — канавки; 7 — загрузочная воронка; 8 — крышка; 9 — выходной штуцер.

 

Для гомогенизации эмульсий применяют также специальные аппараты-гомогенизаторы, имеющие различное устройство. Так, грубодисперсная эмульсия под высоким давлением может продавливаться через узкие каналы и щели гомогенизатора, либо под воздействием центробежной силы, возникающей при вращении диска, находящегося в гомогенизаторе другого типа, проходить через его щели, распыляясь до состояния тумана.

 

2. Ультразвуковое диспергирование.

 

При воздействии ультразвуковых волн на жидкость возникает явление кавитации, т. е. ультразвуковые волны обладают собственным давлением на жидкость, которое накладывается на постоянное гидростатическое давление. Если в жидкость распространяется звуковая волна, оказывающая давление в 1 атм, то в момент сжатия суммарное давление в жидкости будет равно 2 атм.[9] Жидкости устойчивы против сжатия и очень чувствительны к растягивающим условиям, поэтому в момент разрежения в них образуется большое количество разрывов в местах, где их прочность ослаблена, например, у посторонних твердых частиц. Эти полости, называемые кавитационными пузырьками, сохраняются неизменными некоторое время, после чего «захлопываются». В это время развивается местное давление, достигающее сотен атмосфер и приводящее к разрушению твердых тел, находящихся вблизи пузырька. 
 
Ультразвуковая кавитация достигается с помощью источников звука:

-механических,

-электромеханических 
 
Электродинамические, в свою очередь, делятся на:

-электродинамические

-магнитострикционные 
-электрострикционные. 
 

 

 

 

 

Механические излучатели.

Для получения мощного ультразвука применяют жидкостные свистки, в которых пучки ультразвука создаются колебаниями пластин, возникающими под действием струи жидкости, входящей под давлением из сопла и разбивающейся о край пластинки. Он работает в диапазоне от 400 до 30 000 Гц и обладает полезной мощностью в несколько десятков ватт (рис.25).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.25Жидкостной свисток: 1 — сопло; 2 — вибрационная пластинка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электромеханические излучатели.

Из электромеханических излучателей наиболее перспективны магнитострикционные излучатели. Магнитострикция — свойство некоторых материалов изменять свои размеры под действием сильного магнитного поля. Если магнитное поле непостоянно по величине и изменяется с определенной частотой, то с такой же частотой будут изменяться размеры тела, находящегося в этом поле. Изменение магнитного поля с ультразвуковой частотой (100 кГц) вызывает ультразвук.[8] 
Магнитострикционные излучатели обычно имеют вид сплошного или полого стержня с обмоткой, которую питает ток необходимой частоты (рис.26). Материалами для стержня могут быть никель, нержавеющая сталь и некоторые сплавы. Мощность стержня зависит от мощности тока, проходящего по обмотке излучателя. 
Магнитострикционный излучатель состоит из сосуда для наполнения его маслом, водой и эмульгатором. В дно сосуда с помощью резиновой трубки вмонтирован никелевый стержень с обмоткой, через которую пропускают ток ультразвуковой частоты. Колебания стержня передаются смеси, и через несколько секунд из нее образуется эмульсия. Под влиянием ультразвуковой кавитации жидкость перемешивается с такой силой, что над ее поверхностью появляются фонтанчики высотой до 25 см («холодное кипение» жидкости). Никелевые стержни при работе обычно сильно нагреваются, поэтому их охлаждают водой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.26 Устройство магнитострикционного излучателя: 1 — сосуд; 2 — никелевый стержень; 3 — муфта; 4 — обмотка для пропускания переменного тока.

Электрострикционные (пьезоэлектрические) излучатели.

Электрострикционные (пьезоэлектрические) излучатели представляют собой устройства, действие которых основано на пьезоэлектрическом эффекте, используются при получении ультразвука высокой частоты, от 100 до 500 кГц. Пьезоэлементами служат пластинки, изготовленные из кварца или других кристаллов, колеблющихся по толщине. Эти пластинки имеют прямоугольную форму, размер их не менее 10 X 15 X 1 мм3. Одна из граней пластинки должна быть параллельна оптической оси кристалла, другая — одной из его электрических осей. Для создания резонанса частот пластинка с обеих сторон снабжается металлическими обкладками. При сжатии или растяжении таких пластинок вдоль электрической оси, на их поверхности возникают противоположные электрические заряды. Это явление называется пьезоэффектом.[8] При наложении электрического поля пластинка испытывает деформацию растяжения (при отрицательном заряде) или сжатия (при положительном заряде), т. е. в переменном электрическом поле прьезокварцевая пластинка совершает резонансные колебания (обратный пьезоэлектрический эффект). Для повышения интенсивности излучателя изменяют форму пластинки и применяют вогнутые, сферические и цилиндрические излучатели. 
 
Схема диспергирования с помощью электрострикционного излучателя представлена на рис.27. Пьезоэлектрический элемент (1) устанавливается в масляной бане на специальном механизме (2) (масло играет роль изолирующего агента и является хорошим проводником акустической энергии). Над ним на расстоянии около 5 мм закрепляется колба с диспергируемыми веществами. К пьезоэлементу (металлическим обкладкам пластинки) подводится источник переменного тока высокой частоты через газотронный выпрямитель и генератор, чтобы направление тока совпало с электрической осью элемента. Чередующиеся сжатия и разрежения в масле от пьезоэлемента передаются через стекло колбы в диспергируемую систему. Для предохранения от перегрева содержимого колбы вокруг нее размещают змеевик для пропускания холодной воды.

 

 

 

 

 

Рис.27 Устройство электрострикционного излучателя.

Применение ультразвука дает возможность получить монодисперсные системы с размером частиц дисперсной фазы в интервале 0,1 —1,0 мкм и менее 0,1 мкм.[8] Однородность и высокая степень дисперсности обеспечивает их более высокую биологическую доступность. Суспензии и эмульсии, полученные с помощью ультразвука, отличаются большей устойчивостью при хранении, чем полученные путем механического диспергирования. Озвученные эмульсии называются реверсибильными — возвращенными. В случае расслаивания они легко ресуспендируются при встряхивании.[14] 
 
Благодаря бактерицидному действию ультразвука, полученные эмульсии и суспензии стерильны. 

 

4. Стандартизация суспензий и эмульсий. Хранение. 
   

Стандартизация.

Оценка качества готовой продукции проводится путем оценки уровня требований, заложенных в НТД по содержанию действующих веществ. Регламентируется также показатель значения рН среды, степень дисперсности частиц твердой фазы в суспензиях и капель эмульсий, скорость оседания частиц дисперсной фазы суспензий. Контролируется термостабильность и морозостойкость эмульсий: при выдерживании пробы эмульсии (30,0 г) в термостате при 45 °С в течение 8 ч отделившийся масляный слой не должен превышать 25% общей высоты эмульсии. При охлаждении до 20 °С в течение 10 ч и после отстаивания при комнатной температуре не должно быть расслоения. К суспензиям для парентерального введения предъявляются дополнительные требования, указанные в статье ГФ XI «Инъекционные лекарственные формы». 

Хранение.

Суспензии и эмульсии хранят в стеклянных флаконах или банках темного стекла, плотно закрытых крышкой, в прохладном, защищенном от света месте, с указанием на этикетке срока действия препарата. Суспензии и эмульсии выпускаются фармацевтической промышленностью как самостоятельные лекарственные формы, а также входят в состав линиментов (жидких мазей).

 

Заключение.

 

По проведенной работе мы можем сделать следующие выводы, что эмульсионные и суспензионные лекарственные формы являются перспективными для применения в медицинской практике. Широкое распространение  суспензий  и эмульсий объясняется  рядом преимуществ по сравнению с другими лекарственными формами: более  выраженный фармакологический  эффект   по   сравнению   с   порошками   и   таблетками; пролонгированное  действие  суспензий  для  парентерального   введения   при сравнении с растворами  для  инъекций;  возможность  маскировки  неприятного вкуса лекарственного вещества, что удобно для применения в детской  практике и ряд других, не менее важных свойств. Однако, несмотря  на  множество  преимуществ эмульсий и суспензий,  они  имеют  и  ряд недостатков,  в  частности:  неустойчивость     при   хранении   и вследствие  этого  низкий  срок  годности;   высокая   зависимость   степени фармакологического эффекта от технологии изготовления и др. Основной задачей в совершенствовании технологии эмульсий и суспензий в настоящее  время является повышение уровня степени дисперсности и,  как  следствие, повышение  фармакологического  эффекта,  а  также   повышение   устойчивости получаемых суспензий.

Для целенаправленного влияния на биодоступность необходимо учитывать гидрофильность и лиофильность лекарственных веществ; фазу локализации лекарственного вещества (вода, масло и др.). В зависимости от этих факторов необходимо подбирать технологические приемы приготовления эмульсий и суспензий.

 

 

 

При приготовлении в заводских условиях суспензий и эмульсий находят применение следующие способы:  
-смешение,  
-размалывание в жидкой среде,  
-раздробление с помощью ультразвука. 
 
Выбор способа приготовления этих лекарственных форм зависит от ожидаемой степени дисперсности входящих лекарственных и вспомогательных веществ. Микрокристаллические взвеси можно получить конденсационным способом или направленной кристаллизацией при смешивании растворов в определенных температурных условиях и значениях рН и др.

Использование  РПА  на  фармацевтических заводах  позволяет  значительно  повысить   эффективность   производства   и сократить длительность приготовления эмульсий и суспензий.  Как  показывают  результаты микроскопического анализа, степень дисперсности  и  устойчивость  этих лекарственных форм, полученных на  РПА  значительно  выше,  чем  изготовленных  по  существующей технологии с использованием  аппарата  с  мешалкой  и  коллоидной  мельницы.

 

Таким  образом, применение РПА позволяет при повышении  качества  изготавливаемой  продукции существенно интенсифицировать  приготовление  эмульсий и суспензий  и  резко  сократить затраты времени,  энергии,  количество  применяемого  оборудования  и  число промежуточных операций. Применение ультразвука [8] дает возможность получать монодисперсные  системы с очень малым размером частиц дисперсной фазы  (0,1-1,0  мкм).  Кроме  того, ультразвук   обладает   бактерицидным    действием,    поэтому   эмульсии и  суспензии, изготовленные  с  применением  ультразвукового  диспергирования,  стерильны. Стерилизация  суспензий и эмульсий  обычными  путями  зачастую  невозможна   вследствие неустойчивости их при нагревании и  изменении  свойств  дисперсионной среды.  Однако  требование  стерильности  лекарственных  форм  относится   к инъекционным и  детским  лекарственным  формам.  Поэтому,  для  изготовления суспензий  для  инъекционного  применения  и  для  использования эмульсий и суспензий   в  детской практике, зачастую единственным оптимальным способом  изготовления  является ультразвуковое диспергирование. Перспективным   в   развитии   лекарственной   формы   суспензии    является приготовление  «сухих   суспензий»,   которые   представляют   собой   смесь лекарственного  вещества  со  вспомогательными  веществами   (стабилизаторы, консерванты и др.), чаще в  виде  гранул. Одной из  важных  задач  технологии  суспензий является  поиск  новых,  эффективных  стабилизаторов,  а  также   разработка композиционных стабилизаторов с  целью  уменьшения  количества  применяемого стабилизатора при изготовлении суспензий. 

Поставленные цели достигнуты, задачи выполнены. 
 
Библиографический список.

 

1. Ажихин И.С. Технология лекарственных средств. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1980. — 440 с.

2. Балабудкин М.А. Роторно-пульсационные аппараты в  химико-фармацевтической    промышленности. –М., 1983, с. 92-100; 130-142

3.  Бобылев  Р.В.,  Грядунова  Г.П.,   Иванова   Л.А.   и   др.   Технология    лекарственных форм. –М.: «Медицина», 1991, т. 2, с. 491-503

4. Ю.И. Дытнерский Ю.И.. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд 2-е. В 2-х кн. Ч. 1,2. 1995.

 

5. Зюбр Т.П., Г.И. Аксенова, И.Б. Васильев; Иркутск 2011. Учебное пособие Жидкие лекарственные формы. Раздел 2

6.  Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии; М. Химия 1971 783с.

7. Кондратьева  Т.С.,  Иванова  Л.А.,  Зеликсон  Ю.И.  и   др.   Технология    лекарственных форм. –М.: «Медицина», 1991, т. 1, с. 38-44; 159; 232-251

8. Милованова Л.H., Тарусова Н.М., Бавошина Е.В. Технология изготовления лекарственных форм. Учебное пособие. — Ростов н/Д.: Феникс, 2002. — 448с.

9. Молчанов Г.И. Ультразвук в фармации. –М., 1980 

10. Муравьев И.А. «Промышленная технология лекарств» в 2-х томах. Издание -3.Том 1.Медицина,г.Москва 1980-стр.183-184.

11. Новиков Е.Д., О.А. Тютенков и др. Автоматы для изготовления лекарственных форм и фасовки. - М.: Медицина, 1980 - 296 с.

12. Плановский А.Н., П.И.Николаев. Процессы  и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов. М.: Химия, 1987,-495с.

13. Руководство  к лабораторным занятиям по  заводской технологии лекарственных  форм / ГЛ. Грядунова, Л.М. Козлова, Т.П. Литвинова; Под ред. А.И. Тенцовой. - М.: Медицина, 1986. -272с.

14. Сборник схем аппаратов и приборов к курсу фармацевтической технологии. Учебно-наглядное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. / И.А; Липатникова, М.А. Чиркова,Н.А. Пулина,В.И. Решетников.-Пермь, 2006. -68с.

15. Талыкова Н.М., В.Ф. Турецкова. Общие принципы организации производства готовых лек.средств. Основные понятия и термины./ Методическое пособие по технологии ГЛС.- Барнаул: РА «Параграф», 2005.- 92 с.

16. Тихонов А.И., Ярных Т.Г. Название: Технология лекарств Издательство: Изд-во НФАУ; Золотые страницы; 2002г. - 704с.

17. Учебно-методическое пособие по промышленной технологии лекарств для студентов 5 курса факультета заочного обучения. Изд. 2-ое доп./ Л.К. Коростелева, И.А. Липатникова. - Пермь, 2005. - 80с.

18. Чуешов В.И., Зайцев О.И. «Промышленная технология лекарств» . Учебник в 2-х томах. Т-2.Издательство НФАУ 2002г.-стр.464-470.