Определение концентрации этилового спирта в водно-спиртовых растворах

Концентрацию этилового спирта в соответствии с ГОСТом 3639-79 определяют ареометрическим и пикнометрическим методами. Объёмное содержание спирта в водно-спиртовых растворах определяют по «Таблицам для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах» (Издательство стандартов, М., 2001, тт. 1, 2 и 3). Объёмное содержание спирта в таблицах означает содержание спирта в растворе в процентах по объёму. Если показания стеклянных ареометров для спирта или металлического спиртометра — табличные значения, то концентрацию находят непосредственно по таблице. Когда показания указанных приборов служат промежуточными значениями, для определения концентрации спирта проводят линейное интерполирование.

Определение концентрации спирта стеклянными ареометрами. Перед определением необходимо измерить температуру (t,) водно-спиртового раствора при комнатной температуре. — Для определения концентрации спирта ареометр берут за верхний конец стержня, свободный от шкалы, опускают в водно-спиртовой раствор, погружая его до тех пор, пока до предполагаемой отметки ареометрической шкалы не останется 3—4 мм, затем дают ареометру свободно плавать. Через 3 мин производят отсчёт показаний ареометра, используя при необходимости лупу. Отсчёт производят по нижнему краю мениска с точностью до 0,2 наименьшего деления. Затем повторно измеряют температуру (t2) водно-спиртового раствора. За температуру (t) водно-спиртового раствора принимают среднее арифметическое значение температур t, и t2. Ареометр вынимают из водно-спиртового раствора, вытирают льняным полотенцем и повторяют измерения. Таким образом, получают два измерения концентрации (С1 и С2) и рассчитывают среднюю арифметическую концентрацию (С). Расхождения между концентрациями С1, и С2 не должны высокими (если превышают, производят третье измерение).

Подготовка лекарственного сырья к экстрагированиюДля приготовления различных фитохимических препаратов применяют высушенный материал. Согласно требованиям НД (ГФ, ГОСТам, ТУ, ФС, ФСП) необходимо содержание в сырье определённого количества действующих лекарственных веществ. Ограничивают обычно нижний предел их содержания, например, содержание алкалоидов в листьях красавки не менее 0,3%, арбутина в листьях толокнянки — не менее 6 %, оксиметилантрахинонов в коре крушины — не менее 4,5%, биологическая активность листьев наперстянки пурпуровой в 1 г сырья — 50—60 лягушачьих единиц действия (ЛЕД) [(10,3—12,6 кошачьих единиц действия (КЕД)]. Допустимое количество влаги в корнях, корневищах и листьях колеблется в пределах 9—16%, в траве и цветках — 10—14%, в древесине и стеблях — 10—12%, Измельчение лекарственного сырья Измельчение сырья осуществляют обычно в изолированных отделениях (из-за возникновения шума и образования большого количества пыли). Результат (степень измельчения), отражающий степень увеличения дисперсности сырья, оценивают отношением диаметра наиболее крупных кусков до измельчения к диаметру наиболее крупных кусков после измельчения

Требования к измельчению сырья. Сохранение состава и фармакологических свойств лекарственных веществ. Экономичность процесса измельчения (наименьшие затраты энергии и минимальные потери материала). Достижение требуемых размеров измельчённого сырья.

Измельчительные устройства Траво- и корнерезки. Это оборудование используют для грубого измельчения сырья. Хрупкие материалы предварительно смачивают для уменьшения хрупкости, а после измельчения (при необходимости) высушивают. На корнерезках обычно измельчают растительный материал, содержащий большое количество слизи. Нож совершает возвратно-поступательные движения, степень измельчённости сырья зависит от скорости подачи сырья и движения ножа.

Валки

Хрупкий материал (например, плоды шиповника, рожки спорыньи) измельчают на валках. При их применении образуется меньше пыли. Величиной щели валков регулируют степень измельчения сырья. Валки с рифлёными поверхностями служат для предварительного измельчения материала. С помощью гладких валков измельчают материалы с величиной кусков в 20—22 раза, а на рифлёных — в 5— 10 раз меньше диаметра валка. Для мелкого измельчения часто используют многопарные валки.

Мельница «Эксцельсиор»Мельницу «Эксцельсиор» используют для измельчения корней, коры, листьев. Это ударно-центробежная мельница типа дисмембратора, состоящая из двух дисков — неподвижного и вращающегося со скоростью 250—300 об/мин. На дисках расположены выступы с заострёнными концами (в виде зубьев), одни входят в зазоры других. Измельчение сырья происходит за счёт удара, растирания, разрезания и разрывания. В зависимости от расстояния между дисками получают материал разной крупности. Производительность мельницы равна 50-300 кг/ч. В центре мельницы происходит грубое измельчение, а по мере передвижения к периферии — более тонкое (за счёт центробежной силы). Исследованиями влияния различных методов измельчения растительного сырья на эффективность процесса экстракции различных веществ, проведёнными в ХНИХФИ, установлено, что измельчение растительного сырья целесообразно проводить на валковых дробилках. В этом случае при экстракции динамическое равновесие по лекарственным веществам в системе твёрдое тело-жидкость наступает в 1,5 раза быстрее, так как при раздавливании сырья происходят разрыв воздухоносных полостей и образование в тканях микротрещин, что приводит к более быстрому проникновению экстрагента в сырьё, Коэффициент массопередачи при экстракции сырья, измельчённого вальцеванием, в 2 раза больше, чем измельченного обычными методами (например, дроблением или изрезанием). Чтобы условия экстрагирования растительного сырья характеризовались воспроизводимостью, показатели измельчённого сырья (насыпная масса, фракционный состав, удельная поверхность) должны находиться в допустимых пределах и контролироваться перед экстракцией (постадийный контроль). В связи с образованием при измельчении растительного материала большого количества пыли, иногда содержащей ядовитые или сильнодействующие вещества, необходимо применять меры по предотвращению её распространения в рабочем помещении (вентиляция, установленная над каждой мельницей для удаления пыли, использование рабочими, контактирующими с пылью, респираторов и спецодежды).

Технологические свойства измельчённого растительного материала Для выбора ёмкости оборудования, подбора загрузочных средств, расчёта количества экстрагента и проведения оптимизации процесса экстрагирования необходимо предварительное изучение технологических свойств подготовленного для экстракции измельчённого растительного сырья. К ним относят насыпную плотность (насыпную массу), фракционный состав растительной массы (средний диаметр частиц) и её сыпучесть, пористость слоя, коэффициенты поглощения сырья и образования внутреннего сока, а также (иногда) степень набухания сырья и коэффициент увеличения объёма экстрагента при растворении веществ. Определение насыпной массы (насыпной плотности) Насыпная масса измельчённого сырья — масса единицы объёма свободно насыпанного измельчённого сырья, обычно выражаемая в г/см³ или кг/м³. Её определение необходимо для выбора размера экстрактора. В мерный, предварительно взвешенный цилиндр на 100 см³ (или откалиброванную взвешенную тару) свободно насыпают измельчённый растительный материал со стандартным уплотнением (сырьё засыпают отдельными порциями при лёгком постукивании по стенке цилиндра или под воздействием вибратора) до метки (постоянного объёма). Затем цилиндр с сырьём или высыпанное сырьё взвешивают с точностью до 0,01 г. Насыпную массу (Нт, г/см³) вычисляют по формуле:

где М— масса сырья; V— объём сырья.

- По данным литературы, насыпная масса некоторых видов товарного сырья следующая: лист красавки — 0,20 г/см³, трава горицвета — 0,25 г/см³, корень валерианы — 0,30 г/см³, трава спорыша — 0,15 г/см³, листья крапивы — 0,09 г/см³.

Анализ фракционного состава. При экстрагировании растительного материала большое значение имеют характер и крупность измельчения сырья. Измельчение позволяет увеличивать межфазную поверхность растительного материала при экстрагировании. В зависимости от органа растения и его анатомического строения рекомендуют следующую измельченность сырья: листья, цветки, травы — 3—5 мм; корни, стебли, кора — 1—3 мм; • плоды, семена — 0,3—0,5 мм.

Для оценки однородности сырья определяют его фракционный состав с помощью ситового анализа с использованием комплекта фармакопейных сит. Для анализа берут 100 г измельчённого материала и просеивают через набор сит. Сначала навеску помещают на самое крупное верхнее сито № 60 (размер отверстий 6 мм), далее расположены сита с уменьшающимся диаметром отверстий: сита №№ 50, 40, 30, 20, 10 и 5. Закрывают комплект сит крышкой и донышком и встряхивают 5 мин. Затем по очереди освобождают сита, каждое встряхивают над листом гладкой бумаги в течение 1 мин, добавляя отсев на следующее сито. Остаток материала на каждом сите взвешивают с точностью до 0,01 г и выражают массу в % по отношению к навеске. По результатам ситового анализа можно рассчитать средний диаметр частиц по следующей формуле:

где х_i — массовый выход частиц узкой фракции, доля; d_i - средний геометрический.

Определение сыпучести.Для определения сыпучести используют виброустройство для снятия сыпучих характеристик марки ВП 12А. Значение сыпучести (Vc, г/с) при свободном высыпании рассчитывают по формуле:

где М — масса навески, г; т — время высыпания, с (определяют секундомером). Если применяют вибратор, расчёт проводят по формуле:

где М — масса сырья, г; т — полное время опыта, с; 20 — время утряски, с.

Величину сыпучести используют при расчёте загружающих устройств и определении времени загрузки в экстрактор.

Определение пористости (порозности) слоя растительного сырья.Пористость слоя — одна из важных характеристик, определяющих его гидродинамическое сопротивление и межфазную эффективную поверхность. Различают пористость внутреннюю (поры внутри частиц сырья) и внешнюю (объём между частицами сырья в слое). При решении гидродинамических вопросов микропористость частиц не учитывают, так как жидкость движется в основном по каналам между частицами (в свободном объёме слоя). Пористость (порозность) слоя (е) определяют по формуле:

где Vc - объём слоя, м³; Vm — объём, занятый частицами материала, м³.

Набухаемость сырья/При расчёте необходимого количества экстрагента для получения настоек или жидких экстрактов и выборе коэффициента заполнения экстракторов следует учитывать количество жидкой фазы, остающейся в растительном материале за счёт его набухания, и увеличение объёма набухшего сырья. По ГФ XI (вып. 2, с. 147) при изготовлении настоев и отваров определяют коэффициент водопоглощения — количество жидкости, удерживаемой 1 г растительного сырья после его отжатия в перфорированном стакане инфундирки. Аналогичным образом определяют массу или объем экстрагента, поглощаемый единицей растительного сырья. С этой целью 10 г растительного сырья заливают отмеренным количеством экстрагента (100 мл) и оставляют на 3 ч. Затем сливают свободный экстрагент в мерный цилиндр и определяют его объём, а увлажнённый растительный материал взвешивают. Рассчитывают количество экстрагента, поглощённого единицей массы растительного сырья, и устанавливают увеличение объёма растительного сырья. Далее можно определить пористость (порозность) слоя набухшего растительного сырья. С этой целью набухший материал помещают в сетку, укреплённую на стержне, и опускают в строго отмеренный объём жидкой фазы. При дальнейших расчётах учитывают объём жидкости, вытесняемой сеткой со стержнем (Vct), определённый ранее. Набухший материал заливают отмеренным объёмом экстрагента (V_D). После погружения в экстрагент сетки с набухшим материалом фиксируют объём жидкости с набухшим материалом (V). Объём набухших частиц (в м³) будет равен: V_H = V—V_D—Vct. Объём пор в набухшем материале можно определить при заливе в мерном цилиндре слоя набухшего материала отмеренным количеством жидкой фазы (Vж) при постукивании о стенки цилиндра для вытеснения пузырьков воздуха. За счёт заполнения каналов пор общий объём (Vo) будет меньше, чем суммарный объём жидкости и материала: Vп = V_H + Vж — Vo. Таким образом можно рассчитать пористость слоя набухшего материала в процентах.