Расчет эффективности процесса экстракции бурых листьев бадана толстолистного Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Химия растительного сырья. 2000. №1. С. 117-119.

УДК 615.2./3.012.8.07

РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ БУРЫХ ЛИСТЬЕВ БАДАНА ТОЛСТОЛИСТНОГО

© Л.М. Федосеева

Алтайский государственный медицинский университет, пр. Ленина, 40, Барнаул, 656099 (Россия) e-mail: a2v@desert.secna.ru

Работа посвящена изучению влияния технологических фармацевтических факторов на эффективность процесса экстракции бурых листьев бадана толстолистного.

Введение

В процессе экстракции лекарственного растительного сырья следует учитывать, что технологические фармацевтические процессы подвержены воздействию большого количества разнообразных факторов, которые связаны различными закономерностями. Целью настоящей работы является изучение влияния технологических фармацевтических факторов на эффективность процесса экстракции бурых листьев бадана толстолистного.

В результате настаивания сырья и экстрагента концентрация биологически активных веществ в извлечении повышается, пределом является равновесная концентрация в системе сырье-экстрагент, которая устанавливается, когда уравниваются количества веществ, диффундирующих из сырья в экстрагент и обратно (из экстрагента в сырье) [1].

Для исследований использовали бурые листья бадана, собранные в Майминском и Шебалинском районах Республики Алтай в 1997-1999 гг.

Экспериментальная часть

Определяли эффективность извлечения при равновесном состоянии на 4-х ступенях экстракции методом мацерации, соотношение сырья и экстрагента 1 : 10, температура настаивания 100°С, время настаивания 30 мин.

В коническую колбу загружали 10,0 г бурых листьев бадана, измельченных до размера частей не более 1 мм и заливали 129 мл воды очищенной (коэффициент водопоглощения 2,9), нагревали до 100°С и настаивали 30 мин. Полученное извлечение процеживали через двойной слой бязи, затем определяли содержание экстрактивных веществ по методике ГФ Х1 издания [2]. Операцию повторяли 4 раза.

Обсуждение результатов

Расчет степени истощения сырья проводили относительно содержания экстрактивных веществ в бурых листьях бадана (46,48%). Результаты представлены в таблице 1. Из данных таблицы 1 следует, что на первой ступени экстракции извлекается 41% экстрактивных веществ, на второй - 18, на третьей - 7,45, на четвертой

118

Л.М. Федосеева

- 2,75%. На четвертой ступени извлекается незначительное количество экстрактивных веществ, поэтому для полноты истощения листьев бадана достаточно проводить трехступенчатую экстракцию.

Для поиска оптимальных условий экстракционного процесса бурых листьев бадана в батарее из трех диффузоров нами проведен теоретический расчет [1, 3, 4].

На полноту извлечения биологически активных веществ в системе твердое тело-жидкость влияет соотношение фаз. В методах расчета эффективности реперколяции с законченным циклом традиционный способ обозначения соотношения фаз 1 : 1, 1 : 2 для жидких экстрактов заменен на отношение объема готовой продукции к массе сырья, из которого она получена, т.е. принято постоянное соотношение фаз, которое выражается как отношение объема внешнего сока (а) к массе сырья в диффузоре (в), которое вычисляют по формуле у =а/в , откуда а= ву.

Объем внешнего сока и объем готового продукта (X) в батарее из п диффузоров определяют по формуле Х= ап.

Объем внутреннего сока (и) характеризуется коэффициентом образования внутреннего сока (к), который вычисляют по формуле к = и/в, следовательно, и = в к.

В системах твердое тело-жидкость вещества с неограниченной растворимостью распределяются при равновесии между твердой и жидкой фазой пропорционально объемам внешнего и внутреннего соков, что характеризуется коэффициентом распределения вещества (п) между твердой и жидкой фазами п= а/и = у/к.

Для эффективности процесса экстракции необходимо определять степень истощения сырья. Под степенью истощения сырья или эффективностью процесса экстракции следует понимать количество вещества (в процентах), перешедшее в извлечение от их исходного содержания в сырье, которое зависит как от числа диффузоров, так и от коэффициента распределения вещества между внешним и внутренним соком. Эта зависимость выражается формулой:

8 = 51.06 + 9.598 + 1в п +-----------—-----------------2.

0.025227 - 0.015469п + 0.01265п2

Большой интерес представляет прогнозирование качества экстрактов, одним из показателей которого является концентрация биологически активных веществ (С):

с =___________100 • х • 8_______,

= 8(х + В) + р[104у - 8(Ъх + В)]

где у - соотношение фаз; р - плотность экстрагента (г/см3); 8 - степень истощения сырья; В - влажность сырья; х - содержание экстрактивных веществ в сырье; Ъ - коэффициент увеличения объема при растворении экстрактивных веществ.

Таблица 1. Определение степени истощения бурых листьев бадана на 4 ступенях экстракции

1-я ступень 2-я ступень 3-я ступень 4-я ступень

0,81310 0,36855 0,15045 0,05495

Степень истощения листьев 0,83455 0,35905 0,14815 0,05505

бадана, г 0,82380 0,80995 0,36700 0,35435 0,14900 0,15115 0,05600 0,05445

0,82325 0,35840 0,14705 0,05525

Метрологические характери- х=0,82084±0,0107 х=0,36147± 0,0066 х=0,14916 ± 0,0020 х=0,05515 ± 0,0017

стики: п=5, ф=2,571, Р=95% Бхср =0,0042 Бхср=0,0026 Бхср=0,0008 Бхср =0,0007

Степень истощения листьев бадана, % 41,0 18,05 7,45 2,75

На основании проведенных исследований нами произведены расчеты объемов внутреннего и внешнего сока, соотношения фаз, коэффициента распределения между внутренним и внешним соком, степени истощения сырья и прогнозирования концентрации биологически активных веществ в готовом продукте. Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты определения значений некоторых технологических факторов, влияющих на процесс извлечения биологически активных веществ (БАВ) бурых листьев бадана

№ опыта Внешний сок (а), см3 Внутренний сок (и), см3 Соотношение фаз (у), см3/г Коэффициент распределения между внутренним и внешним соком (п) Степень истощения сырья (Б), % Прогнозируемая концентрации БАВ (С), весовые%

1 93 35,3 9,3 2,59 97,43 47,60

2 90 35,3 9,0 2,54 96,47 50,40

3 90 35,3 9,0 2,55 96,47 49,80

4 91 35,3 9,1 2,57 96,74 50,18

5 92 35,3 9,2 2,58 97,12 48,60

Х= 91,6±2,38 Х= 35,3 Х= 9,16 ±0,238 Х= 2,58±0,081 Х=96,84±0,48 Х= 49,46±1,51

Бхср= =0,927 Бх^ =0,0927 Бх^ 0,0317 Бхср= =0,1873 Бх^ =0,5909

Выводы

В результате исследований и на основании математических расчетов установлено, что при экстрагировании бурых листьев бадана в батарее из трех диффузоров объем внешнего сока составил 91,6 см3, объем внутреннего сока - 35,3 см3, соотношение фаз - 9,16 см3/г; коэффициент распределения между внутренним и внешним соком - 2,58; степень истощения сырья - 96,84%; прогнозируемая концентрация биологически активных веществ в экстракте бадана (в весовых процентах) - 49,49%.

Список литературы

1. Пономарев В. Д. Экстрагирование лекарственного сырья. М., 1976. 278 с.

2. Государственная фармакопея СССР. М., 1987. 398 с.

3. Пшуков Ю.Г. Причины расхождения теоретических расчетов эффективности экстрагирования с экспериментальными данными и способ их устранения //Фармация. 1990. № 5. С. 35-38

4. Муравьев И.А., Пшуков Ю.Г. Теоретические основы производства жидких экстрактов методом перкроляции с законченным циклом. Пятигорск, 1988. 57 с.

Поступило в редакцию 22 февраля 2000 года