Одержання настойок з несильнодіючої та сильнодіючої сировини. Рекуперація та ректифікація спирту

ОДЕРЖАННЯ НАСТОЙОК З НЕСИЛЬНОДІЮЧОЇ ТА 
СИЛЬНОДІЮЧОЇ СИРОВИНИ. РЕКУПЕРАЦІЯ ТА РЕКТИФІКАЦІЯ 
СПИРТУ 
Сучасні екстракційні препарати з лікарської рослинної сировини за 
технологією одержання можна поділити на три групи:
1) сумарні (галенові) препарати;
2) новогаленові (максимально очищені) препарати;
3) препарати індивідуальних речовин.
Галенові препарати необхідно розглядати як специфічну групу лікарських 
засобів, що разом із хіміко-фармацевтичними та іншими препаратами входять 
до складу ліків. Галеновими вони називаються за прізвищем відомого 
римського лікаря і фармацевту Клавдія Галена, що жив у 131—201 pp. н. е. 
Термін «галенові препарати» з'явився у XIII столітті.
Витяжки із сировини у виробництві галенових препаратів (настойки, 
екстракти тощо) не є хімічно індивідуальними речовинами, вони являють 
собою складні комплекси, що часто діють інакше, ніж окрема хімічно чиста 
речовина. Тому й лікувальна дія галенових препаратів зумовлена всім 
комплексом біологічно активних речовин, посилюючи, послаблюючи або 
видозмінюючи дію основних речовин.
Основу виробництва екстракційних препаратів становлять процеси 
екстракції. У фармації вони широко впроваджені для одержання препаратів із 
лікарської рослинної сировини (настойки, екстракти рідкі, густі та сухі, 
екстракти-концентрати, максимально очищені, тобто новогаленові препарати, 
витяжки зі свіжих рослин тощо) та із сировини тваринного походження 
(препарати гормонів, ферментів, препарати неспецифічної дії — пантокрин, 
вітогепат та ін..).
Вирізняють екстрагування в системі тверде тіло — рідина та у системі 
рідина - рідина, або рідинну екстракцію. Найпопулярніше у фармацевтичному 
виробництві екстрагування в системі тверде тіло — рідина, де твердим тілом є 
лікарська рослинна сировина або сировина тваринного походження, а рідиною 
— екстрагент. Рідинну екстракцію використовують при очищенні витяжок у 

виробництві максимально очищених препаратів і препаратів індивідуальних 
речовин з лікарської рослинної сировини.
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЕКСТРАГУВАННЯ
Процес екстрагування належить до масообмінних процесів і відбувається 
завдяки дифузії із зони з високою концентрацією. Екстрагування базується на 
дифузії біологічно активних речовин із внутрішніх структур частинок 
матеріалу в екстрагент і закінчується в досягненні рівноважних концентрацій. 
У рівноважному стані з матеріалу в екстрагент переходить така ж кількість 
молекул, як і з екстрагента в матеріал, тобто концентрація залишається 
постійною. При цьому звичайно в матеріалі концентрація вища, ніж в 
екстрагенті.
Дифузія буває молекулярна і конвективна,
Молекулярна дифузія — це процес перенесення елементів речовини 
(біологічно активної речовини —БАР) за рахунок хаотичного руху самих 
молекул у нерухомому середовищі. Вона характеризується коефіцієнтом 
молекулярної дифузії D, який виводять із рівняння Ейнштейна
D = (RT/ No)*(1 / 6*п * ђ* r) = kT/6*п*ђ*r, де 
R - 8,314 Дж / град*моль;
Nо - число Авогадро, 6,06* 1013 ; 
Т - температура абсолютна, К; 
ђ - в'язкість розчину, м/с*м2; 
г - радіус частин, що дифундують, м; 
к – Ко / Nо- стала Больцмана
Коефіцієнт молекулярної дифузії характеризує здатність даної речовини 
проникати внаслідок дифузії в нерухоме середовище і, як видно з рівняння , 
зростає з підвищенням температури і зменшується зі збільшенням в'язкості 
середовища та розміру частинок речовини
Отже, чим менший радіус дифундуючих частинок, тим швидше відбувається 
дифузія. Наприклад, розчинам білків, слизів, пектинів та інших, що мають 

великі молекули, властиві дуже низькі коефіцієнти дифузії. Речовини з малими 
розмірами молекул (якими частіше бувають БАР) дифундують набагато 
швидше.
ОСОБЛИВОСТІ ЕКСТРАГУВАННЯ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ З 
КЛІТИННОЮ СТРУКТУРОЮ
При екстрагуванні з лікарської рослинної сировини відбувається дифузія 
БАР із внутрішніх структур частинки матеріалу. Цей процес має свої 
особливості. Перш за все, наявність пористої перегородки, міжклітинного 
простору і клітинних ходів знижує швидкість дифузії. По-друге, у пори 
перегородки можуть проникати лише ті речовини, частинки яких не 
перевищують розмірів пор. Нарешті, є ще одна істотна особливість — ямище 
десорбції, що спостерігається в клітині після проникнення в неї екстрагента. 
Оскільки речовини в клітині зв'язані силами тяжіння, то необхідне насамперед 
подолання цих адсорбційних сил. Увесь складний комплекс дифузійних явищ, 
які відбуваються всередині шматочків рослинного матеріалу, називають 
внутрішньою дифузією. Для вираження коефіцієнта дифузії в порах рослинного 
матеріалу до рівняння Ейнштейна для вільної дифузії вводять поправочний 
коефіцієнт В, який враховує всі ускладнення процесу. Рівняння коефіцієнта 
внутрішньої дифузії в цьому випадку матиме такий вигляд.
Dвн = (RT/ No)*(1 / 6*п * ђ* r)* В
Для матеріалу з клітинною структурою значення коефіцієнта внутрішньої 
дифузії значно менше за значення коефіцієнта вільної дифузії. Так, розмір 
коефіцієнта вільної дифузії для багатьох природних сполук перебуває в межах 
10 
-4 
– 10 
-5
м
2
/с. А для цих же сполук значення коефіцієнта дифузії в порах 
матеріалу з клітинною структурою на 2—3 порядки менший, тобто 10 
-6
—
10 
8 
м
2
/с.
Особливості витягу біологічно активних речовин із матеріалів з 
клітинною структурою пов'язані з тим; що на шляху до речовини, яка міститься 
в клітині, знаходиться клітинна стінка, фізіологічний стан якої змінюється; Так, 
жива рослинна клітина має пристінний шар протоплазми відповідної товщини. 
Він позначається на властивостях клітинної стінки як перегородки що 

відокремлює розчин усередині клітини (клітинний сік) від рідини поза 
клітиною.
Доки протоплазма жива, клітинна стінка залишається напівпрозорою 
перегородкою, яка не пропускає речовини, розчинені в клітинному сокові. У 
цьому разі можливе лише проникнення екстрагента у клітину за рахунок явища 
осмосу.
Зовсім інакше поводиться висушена клітина. Внаслідок загибелі 
протоплазми (плазмолізу) клітинна стінка втрачає характер напівпрозорої 
перегородки і починає пропускати речовини в обидві сторони (явище діалізу). 
Тобто клітинна стінка набуває властивості пористої перегородки, крізь яку 
можуть дифундувати біологічно активні речовини, молекули яких не 
перевищують розміру пор.
Переважну більшість екстракційних препаратів одержують із висушеної 
рослинної сировини, тобто зневодненої природним або тепловим 
висушуванням. У разі одержання препаратів зі свіжих рослин клітини 
умертвляють етиловим спиртом. Він дуже гігроскопічний і при зіткненні з 
рослинною клітиною зневоднює її, викликаючи найсильніший плазмоліз. 
Умертвіння клітин сировини тваринного походження досягається тими ж 
способами: висушуванням або зневоднюванням за допомогою спирту чи 
ацетону.
При одержанні препаратів зі свіжої сировини, клітини якої не зневоднені, 
очевидно, має місце вимивання клітинного соку із зруйнованих клітин, а не 
процес екстрагування.
СТАДІЇ 
ПРОЦЕСУ 
ЕКСТРАГУВАННЯ 
І 
ЇХ 
КІЛЬКІСНІ 
ХАРАКТЕРИСТИКИ
У процесі екстрагування відбувається масопередача, тобто перехід однієї 
або кількох речовин з однієї фази (сировини) в іншу (екстрагент). 
Масопередача із сировини з клітинною структурою — складний процес, в 
якому можна виділити три стадії:
1) «внутрішню дифузію», що включає всі явища перенесення речовин 
усередині частинок сировини;

2) перенесення речовини в межах безпосередньо дифузійного пограничного 
шару
3) перенесення речовини рухомим екстрагентом (конвективна дифузія).
Екстрагування із зневодненої сировини з клітинною структурою 
починається проникненням екстрагента в матеріал, змочуванням речовин, що 
знаходяться усередині клітини, розчиненням їх та десорбцією. Далі 
відбувається молекулярне перенесення розчинених речовин — спочатку в 
екстрагент, що знаходиться в міжклітинному просторі, потім в екстрагент який 
заповнює мікро-і макротріщини, і, нарешті, на поверхню шматочків матеріалу;
Частинку матеріалу, яка знаходиться в екстрагенті, і позначимо середню 
концентрацію речовин, що екстрагуються всередині частинки, верхні— С
1
. а на 
її поверхні С
2
Тоді кількість речовини, що продифундувала із внутрішніх структур 
частинки йа поверхню (перша стадія), буде пропорційна коефіцієнтові 
внутрішньої дифузії D
BH
, поверхні частинки матеріалу F, часові τ, різниці 
концентрації всередині частинки С
1
та на її поверхні С
2
, обернено пропорційна 
розмірові частинок рослинної сировини і може бути записана рівнянням:
S = D
BH*
F* τ
де S — кількість речовини, що продифундувала, кг; , 
D
BH
— коефіцієнт внутрішньої дифузії, м
2
/с
F — поверхня розділення фаз, м
2
l — товщина частинки матеріалу, крізь яку дифундують речовини, м
τ - час дифузії, c
С
1
С
2
— концентрація речовини, кг/м
3
.
На другій стадії починається дифузія речовин від поверхні частинки 
(концентрація С
2
) до зовнішньої поверхні дифузійного
пограничного шару 
(концентрація С3). Зараз уже загальновизнане існування на поверхні шматочків 
сировини пристінного шару, екстрагента, названого дифузійним пограничним 
шаром. Цей шар чинить великий опір подальшому перенесенню екстрагованих 
речовин у екстрагент. Товщина його залежить від гідродинаміки процесу, 
передусім від швидкості перемішування екстрагента. Чим більша швидкість 

перемішування, тим тонший пограничний шар. У межах дифузійного 
пограничного шару перенесення речовин здійснюється за законом вільної 
дифузії і може бути виражене у вигляді першого закону Фіка:
S =D*F* τ
де d — товщина дифузійного пограничного шару, м.
На третій стадії процесу екстрагування перенесення діючих речовин 
триває завдяки руху екстрагента (конвективна дифузія). Якщо позначити 
середню концентрацію екстрагента в об'ємі, що омиває частинку, як С
4
, то 
кількість речовини, перенесеної в екстрагент у процесі конвективної дифузії, 
може бути обчислена за допомогою рівняння:
S = β* F*(C
3
– C
4
)* τ
де β — коефіцієнт конвективної дифузії, м/с, який тим вищий, чим 
інтенсивніше перемішування.
Звичайно коефіцієнт конвективної дифузії р у багато разів більший за 
коефіцієнт молекулярної дифузії D.
Сумарний процес перенесення речовини з частинок матеріалу в екстрагент 
виражається основним рівнянням масопередачі:
S – К* F*(C
1
– C
4 
)
де К — коефіцієнт масопередачі, м/с, що враховує всі розміри, які є кількісними 
характеристиками трьох стадій процесу екстракції. Визначається він з рівняння:
К = 1
Аналіз всіх рівнянь засвідчує, що процес екстрагування залежить від 
багатьох чинників, Найважливіші з яких: гідродинамічні умови, поверхня