Способ получения энтеросорбента
Владельцы патента RU 2497537:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения энтеросорбента. Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение коры березы, активацию водяным паром при определенных условиях, обработку 0,5-2,0% раствором щелочи в течение 30-60 мин, промывку водой, нейтрализацию, сгущение и сушку до воздушно-сухого состояния. Энтеросорбент, полученный вышеописанным способом, характеризуется высокой сорбционной емкостью по метиленовому синему и по сорбции желатина. 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к медицинской промышленности и касается лечебного препарата на основе природного лигносодержащего сырья, который может применяться в качестве энтеросорбента для лечения и профилактики эндо- и экзотоксикозов различной природы. Предлагаемый препарат может быть так же использоваться в ветеринарии и как сорбент - в химической промышленности.
Известен энтеросорбент из природного лигносодержащего сырья:
медицинский лигнин (полифепан), полученный в результате переработки гидролизного лигнина - твердого отхода промышленного процесса гидролиза углеводных компонентов древесины хвойных и лиственных пород. Способ получения медицинского лигнина включает стадии щелочной обработки гидролизного лигнина, отмывку щелока, нейтрализации остатков щелочи в лигнине разбавленной уксусной кислотой, отмывку водой, обезвоживание суспензии, сушку и измельчение с получением целевого продукта (Кн. «Энтеросорбция» под ред. Белякова Н.А., Л., 1991, SU 556811, 1975, SU 919186, 1983).
Недостатком способа получения медицинского лигнина является использование специфического сырья - гидролизного лигнина, производство которого требует специальной технологии и оборудования.
Известен энтеросорбент на основе гидролизного лигнина. Способ получения данного энтеросорбента включает следующие стадии: обработку гидролизного лигнина 0,5-2,0% раствором щелочи при температуре 20-100°С и гидромодуле 2-7 в течение 30-60 мин, промывку водой, нейтрализацию остатков щелочи в лигнине, сгущение суспензии и размол (RU 2026078. 01.09.1995).
Недостатком данного способа получения является специфичность и сокращение исходного сырья. Возможность получения энтеросорбентов на основе гидролизного сырья зависит от ресурсов сырьевой базы, которая определяется состоянием отрасли гидролизного производства. Наметившаяся тенденция к сокращению таких производств делает актуальным поиск доступных источников растительного сырья для получения энтеросорбентов.
Известен энтеросорбент из луба коры березы. Способ получения этого энтеросорбента включает измельчение луба березовой коры, последовательную его экстракцию гексаном, этилацетатом, изопропанолом и водой, обработку 0,5-2,0% раствором щелочи при температуре 60-100°С и гидромодуле 7 в течение 0,5-1,0 часа, нейтрализацию, промывку водой, сгущение и сушку до воздушно-сухого состояния (RU 2311954, 10.12.2007).
Недостатком данного способа является необходимость проведения предварительной многоступенчатой экстракции луба.
Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения энтеросорбента из коры березы, включающий обработку измельченной коры 0,5-2,0% раствором щелочи при температуре 60-100°С и гидромодуле 4-7 в течение 30-60 мин, промывку водой, нейтрализацию, сгущение и сушку до воздушно-сухого состояния (RU 2389498, 20.05.2010).
Недостатком данного способа является невысокая способность энтеросорбентов к сорбции низкомолекулярных и белковых токсинов, таких как креатинин, мочевая кислота, барбитураты, фосфороганические соединения, что может быть недостаточно эффективным при лечении тяжелых острых заболеваний (сорбционная активность по метиленовому синему не более 60 мг/г и по желатину не более 38 мг/г).
Задачей изобретения является повышение сорбционной емкости энтеросорбентов, расширение потребительских свойств энтеросорбентов за счет сорбции токсинов различной природы, обеспечение утилизации отходов древесной коры с получением ценных продуктов.
Технический результат изобретения заключается в повышении сорбционной емкости энтеросорбентов по метиленовому синему соответствующему сорбции низкомолекулярных токсинов, таких как креатинин, мочевая кислота, барбитураты и фосфорорганические соединения, так и по сорбции желатина, соответствующего сорбции токсинов белковой природы, а также в утилизации отходов древесной коры с получением ценных продуктов.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе получения энтеросорбента, включающем измельчение коры березы, обработку 0,5-2,0% раствором щелочи при температуре 60-100°С, гидромодуле 4-7, в течение 30-60 мин, промывку водой, нейтрализацию, сгущение и сушку до воздушно-сухого состояния, согласно изобретению, перед щелочной обработкой кору березы предварительно активируют водяным паром при температуре 150-220°С, давлении пара 2,5-4,0 МПа в течение 30-120 сек.
После предварительной активации коры березы водяным паром неожиданно было обнаружено, что существенно увеличилась сорбционная активность энтеросорбентов по метиленовому синему, соответствующему сорбции низкомолекулярных токсинов, и желатину, соответствующему сорбции токсинов белковой природы.
В процессе взрывного автогидролиза происходит механическое разрушение и разволокнение (за счет бересты) частиц коры березы и гидролиз слабых связей в лигноуглеводном комплексе обрабатываемых частиц. Это создает предпосылки для более полного удаления веществ, растворимых в щелочи, из объема частиц коры. Удаление веществ, подвергнутых гидролитическому разложению под действием водяного пара при высокой температуре и давлении, водным раствором щелочи способствует развитию пористой структуры энтеросорбента, что обеспечивает увеличение сорбционной активности энтеросорбента в отношении метиленового синего, моделирующего низко- и среднемолекулярных маркеров. Механическое разрушение и разволокнение частиц коры в процессе автогидролиза приводит также и к увеличению внутренней и внешней поверхности сорбента, что обеспечивает увеличение сорбции желатина, моделирующего маркеры белковой природы.
Полученный энтеросорбент обладает высокой сорбционной способностью связывать и выводить энтеральным путем газы, алкалоиды, бактериальные клетки и продукты их жизнедеятельности, экзогенные и эндогенные токсины, холестерин, билирубин и др. Энтеросорбент, содержащий мелкодисперсный бетулин, восстанавливает биоценоз кишечника. Такой энтеросорбент может быть использован для формирования здоровой микрофлоры и повышения резистентности живых организмов. Измельчение энтеросорбента до размера частиц менее 0,25 мм приводит к увеличению удельной внутренней и внешней поверхности, что дополнительно увеличивает сорбцию токсинов различной природы и облегчает прием энтеросорбента внутрь, так как не травмирует слизистую оболочку полости рта и пищевода.
Способ получения энтеросорбента осуществляют следующим образом.
Воздушно-сухую березовую кору измельчают на дезинтеграторе до следующего фракционного состава, мас.%: 0-1 мм - 8,1; 1-2 мм - 6,0; 2-3 мм - 31,5; 3-5 мм - 33,1; 5-7 мм - 21,3. Далее кору березы подвергают активации водяным паром в процессе взрывного автогидролиза. Для этого сырье загружают в предварительно нагретый (на 70% от необходимой температуры) реактор объемом 0,8 л, куда подают водяной пар. Температура 150-220°С и давление в реакторе 2,5-4,0 МПа достигаются за счет пара за 8- 10 сек. Исходное сырье выдерживают при заданных условиях в течение 30-120 сек, затем давление сбрасывают до атмосферного с помощью шарового крана. Сброс давления производится в течение 1 сек для создания эффекта «взрыва». При таких условиях происходит механическое разрушение частиц сырья и гидролиз слабых связей в лигноуглеводном комплексе. Это создает предпосылки для более полного удаления веществ, растворимых в щелочи, из объема частиц коры. Указанные условия автогидролиза - температура, давление пара и время выдержки - являются оптимальными, поскольку при температуре ниже 150°С, давлении менее 2,5 МПа и выдержке менее 30 сек происходит недостаточное разрушение частиц коры и гидролиз связей в лигногуминовом комплексе частиц протекает в малой степени. В результате сорбционная активность энтеросорбентов по метиленовому синему и желатину увеличивается незначительно. При повышении температуры выше 220°С, давления более 4,0 МПа и времени более 120 сек сорбционная активность энтеросорбентов в отношении метиленового синего существенно уменьшается и становится сравнимой с энтеросорбентом из коры березы без использования предварительной активации.
Активированное сырье доводят до воздушно-сухого состояния. Затем загружают в реактор, добавляют 0,5-2,0% раствор щелочи (гидромодуль 4-7) и выдерживают в течение 0,5-1,0 часа при температуре 60-100°С. После чего твердый остаток отделяют от щелочного раствора, промывают водой, нейтрализуют остаточную щелочь кислотой, сгущают и высушивают до воздушно - сухого состояния. Сухой энтеросорбент измельчают до размера частиц менее 0,25 мм.
Сорбционную активность полученного энтеросорбента оценивали по адсорбции веществ - маркеров, рекомендованных фармакопейными нормативами для характеристики сорбентов медицинского назначения: метиленового синего, моделирующего низкомолекулярные токсины, и желатина, моделирующего токсины белковой природы. Известный энтеросорбент на основе гидролизного лигнина «Полифепан» использовали как образец сравнения.
Изобретение поясняется следующими примерами.
Пример 1. 120 г измельченной коры березы загружают в реактор объемом 0,8 л, который предварительно нагревают 110°С. В реактор подают водяной пар. Температура 150°С и давление 2,5 МПа устанавливаются за счет пара в реакторе за 8-10 сек. Кору березы выдерживают при заданных условиях в течение 30 сек. Затем давление сбрасывают до атмосферного с помощью шарового крана. При этом масса коры «выстреливает» из реактора в приемник. Воздушно-сухую автогидролизованную кору обрабатывают 2% раствором NaOH при гидромодуле 5 и температуре 70°С в течение 60 мин, промывают водой, нейтрализуют разбавленной уксусной кислотой, сгущают и высушивают до воздушно-сухого состояния. Измельчают до размера частиц 0-0,25 мм. Сорбционная емкость полученного энтеросорбента по метиленовому синему составляет 150 мг/г, по желатину - 45 мг/г.
Пример 2. Способ получения энтеросорбента осуществляли так же, как в примере 1, но активацию коры березы взрывным автогидролизом проводили в течение 60 сек. Сорбционная емкость полученного энтеросорбента по метиленовому синему составляет 110 мг/г, по желатину - 69 мг/г.
Пример 3. Способ получения энтеросорбента осуществляли так же, как в примере 1, но активацию коры березы взрывным автогидролизом проводили при температуре 190°С.Сорбционная емкость полученного энтеросорбента по метиленовому синему составляет 148 мг/г, по желатину - 54 мг/г.
Пример 4. Способ получения энтеросорбента осуществляли так же, как в примере 1, но активацию коры березы взрывным автогидролизом проводили при температуре 220°С в течение 60 сек. Сорбционная емкость полученного энтеросорбента по метиленовому синему составляет 118 мг/г, по желатину - 69 мг/г.
Пример 5. Способ получения энтеросорбента осуществляли так же, как в примере 1, но активацию коры березы взрывным автогидролизом проводили при температуре 190°С, давлении 4,0 МПа и продолжительности активации 60 сек. Сорбционная емкость полученного энтеросорбента по метиленовому синему составляет 60 мг/г, а по желатину - 90 мг/г. (см. таблицу).
Из таблицы видно, что Сорбционная активность по метиленовому синему образцов, обработанных перегретым водяным паром, существенно возрастает и превышает в некоторых экспериментах более чем в 2 раза активность сорбентов из неактивированной коры березы, полученных в условиях прототипа, и промышленного энтеросорбента «Полифепана».
Влияние условий взрывного гидролиза на сорбционную емкость энтеросорбентов
| Таблица | |||
| Пример | Условия взрывного автогидролиза | Сорбционная емкость, мг/г | |
| Метиленовый синий | Желатин | ||
| 1 | 150°С, 2,5 МПа, 30 сек | 150 | 45 |
| 2 | 150°С, 2,5 МПа, 120 сек | 110 | 69 |
| 3 | 190°С, 2,5 МПа, 30 сек | 148 | 54 |
| 4 | 220°С, 2,5 МПа, 60 сек | 118 | 60 |
| 5 | 190°С, 4,0 МПа, 60 сек | 60 | 90 |
| По прототипу (RU 2389498) | 60 | 45 | |
| Полифепан ООО «Экосфера» | 57 | 39 |
Таким образом, предлагаемый способ получения энтеросорбента позволяет повысить сорбционную емкость энтеросорбентов по сорбции метиленового синего, соответствующего сорбции низкомолекулярных токсинов, таких как креатинин, мочевая кислота, барбитураты и фосфорорганические соединения, так и по сорбции желатина, соответствующего сорбции токсинов белковой природы, и способного связывать и выводить энтеральным путем газы, алкалоиды, бактериальные клетки и продукты их жизнедеятельности, экзогенные и эндогенные токсины, холестерин, билирубин.
Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение коры березы, обработку 0,5-2,0%-ным раствором щелочи при температуре 60-100°С, гидромодуле 4-7, в течение 30-60 мин, промывку водой, нейтрализацию, сгущение и сушку до воздушно-сухого состояния, отличающийся тем, что перед щелочной обработкой кору березы предварительно активируют водяным паром при температуре 150-220°С, давлении пара 2,5-4,0 МПа в течение 30-120 с.
