Вступ

Вилучення цільових продуктів з твердої сировини за допомогою екстрагентів називається твердофазовою екстракцією.
Виділенням біологічно активних речовин (БАР) з рослинних або тваринних тканин для найрізноманітніших своїх потреб, або, іншими словами – екстракцією – людина почала займатися, мабуть, з моменту приборкання вогню, а може і раніше, оскільки навіть найпростіше витягання “соку рослини” в якнайдавніших знахарських рецептах є нічим іншим, як екстракцією в найширшому значенні цього слова.
Метод екстракції – це конкретний технологічний ланцюжок, і необхідно відразу зазначити, що жоден з існуючих нині методів екстракції не можна і не треба вважати єдино істинним. Будь-який метод, яким би досконалим він не здавався сьогодні, має свої пере¬ваги і свої недоліки. Більше того, той або інший метод на будь-якому рівні свого розвитку відповідає потребам споживача, і те, що в одно¬му випадку є перевагою, в іншому може бутити недоліком, і навпаки.
Поширені сьогодні “традиційні” методи екстракції (наприклад, холодне або гаряче пресування; водно-паровий, водно-спиртовий або олійний різновиди екстракції, а також витягання БАР за допомогою різних органічних розчинників) з багатьох причин призвели до створення нових методів (їх можна назвати “нетрадиційними”), які зумовлюють використання у виробничому циклі принципово інших підходів. Надкритична екстракція (НК-екстракція) БАР за допо¬могою діоксиду вуглецю (або SFE-technology за міжнародною номен¬кла¬турою) втілює в собі саме такий метод, до того ж перевірений на практиці.
Саме твердофазовою екстракцією одержують галенові препарати. Ці препарати є неоднорідними в технологічному аспекті і становлять значну категорію лікарських засобів. До них належать: різноманітні екстракційні препарати з рослинної і тваринної сировини, водні і неводні розчини складного і нескладного складу, сиропи, ароматичні води і спирти, препарати вітамінів, фітонцидів, біогенних стимуляторів, медичні мила тощо. Галенові препарати (особливо екстракційні) доволі прості у виготовленні, з економічного погляду вигідніші у виробництві, ніж відповідні хімічно чисті речовини.
Лікувальна дія екстракційних препаратів зумовлена не якоюсь одною діючою речовиною, а всім комплексом біологічно активних речовин, що знаходяться в них, які підсилюють, послаблюють або видозмінюють дію основних речовин. Ось чому галенові препарати є цінними лікарськими засобами, що займають важливе місце у сучасному лікарському арсеналі.
На відміну від одержання галенових препаратів у традиційній фармацевтичній промисловості, основною сировиною яких є природні субстанції (трави, квіти, корені, кора дерев тощо), у мікробіологічній промисловості ці процеси обмежені за списком, хоча в деяких виробництвах вони мають вирішальне значення. До таких процесів, наприклад, належить вилучення біологічно активних речовин з дезінтегрованої біомаси, ферментів з культур грибів; одержаних поверхневим методом, хлортетрацикліну з сухого кальцієвого комплексу метанольним розчином хлористого кальцію; екстракція ністатину з біомаси тощо. Розвиток біотехнологічних методів культивування рослинних та тваринних клітин у біореакторах з метою одержання барвників, гормонів та інших продуктів обов’язково призведе до поширення методу твердофазової екстракції і в мікробіологічних виробництвах.
В Україні найвагоміших успіхів у створенні технологій і обладнання для екстракції рослинної сировини досягнуто в Державному науковому центрі лікарської сировини (лабораторія технології фітохімічних виробництв, Харків). Дослідження П.П. Вєт¬рова і А.П. Прокопенко показали перспективність використанння валкових подріб¬нювачів, із застосуванням яких максимально руйнуються клітинні структури рослинних тканин для покращання контакту з екстрагентом. У лабораторії виконано роботи з інтенсифікації процесів вилучення і збільшення виходу цільових продуктів. Ці дослідження привели до створення нових, нестандартних типів обладнання для безперервного подрібнення, зокрема роторно-пульсаційного апарата в комплексі з центрифугуванням. Цей новий фундаментальний напрям передбачає подрібнення рослинної сировини у середовищі органічного розчинника або у воді з одночасним екстрагуванням діючих речовин з поверхні, що постійно поновлюється.
Як і в усьому світі, в Україні промислові фармацевтичні під¬приємства розпочинали свою діяльність з випуску лікарських засобів на основі рослинної і тваринної сировини. З розвитком тонкої органічної хімії розпочались дослідження зі створення чистих синтетичних лікарських субстанцій з подальшим впровадженням їх у виробництво. Сьогодні спіраль еволюції знову відродила тенденцію переходу від синтетичних лікарських засобів до засобів на основі натуральних продуктів.
Виробництво традиційних настоянок, густих і сухих екстрактів зосереджено на фармацевтичних фабриках (ФБ) (Київське обласне державне комунальне підприємство “Фармацевтична фабрика”, Кіровоградська ФБ, Кіровоградське обласне комунальне підприємст¬во “Ліки Кіровоградщини”, Львівська ФБ, Комунальне підприємство “Харківська ФБ”, Кримська ФБ, Луганська ФБ, Тернопільська ФБ тощо), а також на державних біологічних фабриках (Харків, Херсон) і НВП “Фітохімфарм” (Київ; виробництво екстрактів рослин на етанол-гліцериновій основі, настоянки).
На потужних фармацевтичних підприємствах, які спеціа¬лі¬зуються на випуску лікарських засобів на основі синтетичних субстанцій, функціонують цехи з виробництва екстрактів (“Запо¬ріжбіосинтез”, ВАТ “Галичфарм”, ЗАТ “Науково-виробничий центр “Борщагівський хіміко-фармацевтичний завод”, ВАТ “Лубнифарм”, Тернопільське ВАТ “Тернофарм”, Харківське ВАТ “Хіміко-фарма¬цевтичний завод “Червона зірка” тощо).
Сприятливі кліматичні умови Криму були головним фактором інтродукування диких лікарських і етероолійних рослинних культур і відповідно створення заводів з виробництва екстрактів і зазначених етерів, які застосовують у фармацевтичній і парфумерній промисловості. До таких підприємств належать:
– ВАТ “Алуштинський етероолійний радгосп-завод” (етерні олії, сухі етероолійні рослини; подрібнені пряно-ароматичні рослини);
– ВАТ “Комбінат “Кримська Троянда” (вирощування етероолійних культур: лаванди, шавлії, троянди; вирощування посадкового матеріалу лаванди; переробка етероолійної сировини і отримання етерних олій (лавандової, шавлієвої, трояндової);
– Українсько-єгипетсько-французьке спільне підприємство “Інтерарома” (заготівля і переробка етероолійних культур);
– ТОВ “Амал” (розроблення і виробництво масок для шкіри з глин гідрослюдистого хлоритового складу, бентонітових, каолінових, сульфідних грязей, етерних олій).
Етерні олії виробляють також Українська асоціація “Укретер¬парфумерпром” (Київ), ТОВ “Аромаінтер” (Одеса; етерні олії натуральні, аромаолії ідентичні, лікувальна косметика, ароматичні композиції, настоянки, екстракти, соки).
До нових підприємств, які спеціалізуються на виробництві фітопрепаратів нового покоління, належать:
– ТОВ “Нутрімед” (Київ; біологічно активні добавки з рослинної сировини, що не містять сторонніх інгредієнтів);
– ВАТ “Ліктрави” (Житомир; переробка лікарської сировини і виготовлення лікарських засобів);
– ВАТ “Фітофарм (Артемівськ);
– спільне українсько-німецьке підприємство “Натурпродукт-вега” (Тернопіль; лікувальна косметика на основі натуральної сировини);
– ТОВ “Науково-виробнича фармацевтична компанія “ЕЙМ” (Харків; розроблення і створення нових оригінальних лікарських засобів, що мають в своєму складі природні (рослинного і тваринного походження) компоненти);
– ТОВ “Науково-виробниче фармацевтичне підприємство “Сили природи” (м. Дергачі, Харківська обл; впровадження у виробництво спеціальних харчових продуктів на основі натуральних компонентів (лікарських трав), що мають профілактичний
і загальнозміцнювальний ефект (фіточаї в асортименті під ТМ “Сили природи”, препарати СЕДАФЛОКС, ГАСТРОФЛОКС, БРОНХОФЛОКС);
– ТОВ “Науково-виробничий центр натуральних продуктів “Даніка” (Харків; патентована технологія переробки рослинної сировини на основі екстрагування міжклітинної і внутрішньоклітинної рідини овочів, фруктів лікарських рослин практично без зміни біологічних структур компонентів, що екстрагуються);
– ТОВ “Фіто-Лік” (Харків; розроблення і впровадження нових медпрепаратів);
– ТОВ “Еколайн” (Харків; БАД з рослинної сировини);
– ТОВ “Агро-Віта” (Київ; біопрепарати);
– ТОВ “О.Д.Пролісок” (Київ; виробництво і реалізація заквасок, бакконцентратів і бактерійних препаратів для вживання в харчовій, медичній, ветеринарній промисловості; виробництво лікарських, косметичних, вітамінних препаратів, харчових добавок);
– приватна фірма “Фармітел” (Харків; виробництво ліків галенової групи: настоянки піону, аралії, лимонніка);
– першим вітчизняним комплексним фітопрепаратом, що має стимулювальну і тонізуючу дію, який нормалізує еректильну функцію і який за своєю хімічною структурою не має аналогів, є препарат “Йохимбекс-гармонія”, який розпочали випускати на ЗАТ “Науково-виробничий центр “Борщагівський хіміко-фармацевтичний завод” (Київ).
З достатньо великого переліку вітчизняних підприємств, що спеціалізуються на випуску екстрактів з рослинної сировини, можна зробити висновок, що ця галузь в Україні є розвиненою. Розвиненість галузі потребує і сучасних знань щодо апаратного оформлення процесів екстракції. Саме з цією метою, а також з метою надання практичної допомоги студентській молоді написаний цей посібник.
У посібнику наведено теоретичні основи твердофазової екстракції, описано обладнання для її проведення, подано технологічні схеми. Окремим розділом подано матеріал, що стосується екстракції зрідженими газами. Для зручності читачів, які займаються на¬вчальним проектуванням, наведено основні технічні характе¬ристики обладнання як безпосередньо для екстракції, так і допоміжне (фільтри, сепаратори). За основу цього посібника взято главу 10 “Твердофазова екстракція” навчального посібника Сидоров Ю. І., Влязло Р. Й., Новіков В. П. Процеси і апарати хіміко-фармацевтичної промисловості (Львів: Інтелект-Захід, 2008), яка з деяких причин не могла містити усіх подробиць, пов’язаних з екстракцією рослинної сировини. Крім того, зазначений посібник зовсім не містив відомостей про один з найперспективніших напрямів – вирощування в біореакторах ізольованих клітин вищих рослин і одержання з них екстрактів, і ми радо заповнюємо цю прогалину.
Цей посібник не можна розглядати як підручник, для якого характерним є загальне висвітлення дисципліни відповідно до навчальних програм і зміст якого в ідеалі студенту потрібно запам’ятати. Мета написання посібника – навести теоретичні і практичні уявлення про екстракцію рослинної сировини, ознайомити з сучасним рівнем техніки на рік видання і, за можливістю, вказати типорозміри апаратури, показати її зовнішній вигляд; нарешті – допомогти студенту під час виконання курсових і дипломних проектів, теми яких пов’язані з екстракцією рослинної сировини і приклади виконання яких наведені в цьому посібнику.
Приклади супроводжуються економічними розрахунками, які є вінцем проектування. Сьогодні в умовах ринкової економіки мало розробити технічний проект; потрібно ще знати, який прибуток принесе впровадження тієї чи іншої науково-технічної ідеї, як зміна технічного рішення вплине на економічні показники майбутнього виробництва. Незважаючи на підсилення економічної освіти в Україні, прикладів конкретних розрахунків у навчальній літературі практично немає.