ЛАБОРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТМЫВКИ ПОРОШКОВЫХ ПРОДУКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ОТ ПОСТОРОННИХ ПРИМЕСЕЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области экспериментальной разработки многостадийных технологических процессов. Более конкретно, она относится к лабораторным устройствам, применяемым при изучении и разработке методик получения биологически активных препаратов, в частности, на стадиях очистки промежуточных продуктов синтеза от посторонних примесей. Устройство может найти применение для очистки дисперсных осадков, выделяемых из маточных растворов с помощью осадителей, от посторонних примесей, адсорбированных или окклюдированных осадком.
Уровень техники
Процессы выделения продуктов химических реакций с помощью осадителей широко распространены в химической технологии. При этом полученные продукты всегда содержат примеси, отрицательно влияющие на качество таких веществ. В химико-фармацевтической промышленности предъявляются исключительно высокие требования к содержанию посторонних примесей как в промежуточных продуктах, получаемых на отдельных стадиях производства, так и особенно на заключительных стадиях получения субстанций.
В частности, в настоящее время в медицинской практике важную роль играет гепарин - органопрепарат, получаемый из легких и мукозы крупного рогатого скота или свиней, который является прямым антикоагулянтом и применяется для профилактики и терапии тромбоэмболических заболеваний, тромбообразования при операциях на сердце и кровеносных сосудах, при остром инфаркте миокарда, а также для поддержания жидкого состояния крови в аппаратах искусственного кровообращения и гемодиализа. Поэтому актуальной является проблема разработки технологии получения низкомолекулярных гепаринов таких как эноксапарин, дальтепарин, надропарин и др. [патент RU 2512768 С1, опубл. 10.04.2014; патент RU 2133253 С1, опубл. 20.07.1999]. В этих процессах реализованы стадии очистки сырья и промежуточных продуктов, а также выделения целевых продуктов с применением осадителей. Выпавшие осадки выделяют из маточных растворов, как правило, центрифугированием или фильтрацией на воронке Бюхнера или воронке Шотта. Затем производят многократную отмывку осадков от посторонних примесей водой или растворителями, загружая осадки в аппарат для ресуспендирования и экстракции примесей. Промытые твердые вещества снова отделяют, как описано выше. Процесс повторяют многократно до достижения необходимого результата, что приводит к значительной потере целевого продукта и существенному расходу воды или растворителя.
Таким образом, существует потребность в создании установки, позволяющей устранить указанные недостатки.
Раскрытие сущности полезной модели
В результате выполненных разработок предложено лабораторное устройство для отмывки порошковых продуктов от посторонних примесей, получаемых взаимодействием необходимых реагентов в водной или неводной среде и выделяемых из маточных растворов воздействием осадителя. Предлагаемое устройство позволяет проводить многократную промывку аморфных и кристаллических осадков без перемещения целевых продуктов в другие аппараты, что позволяет достичь следующие технические результаты - практически полное исключение потерь целевого продукта, значительное сокращение объема используемой для промывки воды или растворителя, числа и времени промывок, необходимых для достижения требуемой степени очистки целевого продукта.
Технический результат достигается за счет того, что лабораторное устройство для отмывки порошковых исходных веществ или продуктов химических реакций от примесей состоит из ультразвуковой ванны (1) с узлами энергопитания и управления, в которую погружена емкость (2), снабженная в нижней части пористой фильтровальной перегородкой для отделения твердой фазы от жидкой фазы, на входе связанная по потоку воздуха с атмосферой, а по потоку жидкой фазы на выходе - с прямым холодильником (3), расположенным вне ванны (1), к выходу из которого через угловой аллонж (4), имеющий боковой отвод, присоединен приемник жидкой фазы (5), снабженный в нижней части краном для ее отбора или слива, причем аллонж (4) боковым отводом соединен по потоку воздуха с трехходовым краном (6), обеспечивающим связь совокупности узлов (2)-(5) с устройством, создающим разрежение, или с атмосферой.
В предпочтительном варианте в предлагаемом устройстве (а) узел энергопитания и управления обеспечивает регулировку и поддержание частоты ультразвука, его мощности и температуры ванны в пределах 30-40 кГц, 200-400 Вт и 40-60°С соответственно; (б) пористой фильтровальной перегородкой является стеклянная перегородка типа фильтра Шотта классов 1, 2 или 3 с пористостью 0,1-0,16 мм, 0,04-0,1 мм или 0,016-0,04 мм соответственно; (в) прямым холодильником (3) является холодильник Либиха.
В еще одном предпочтительном варианте устройство, создающее разрежение, выбрано из водоструйного насоса, мембранного насоса или водокольцевого насоса.
И в еще одном предпочтительном варианте емкость (2) сверху снабжена крышкой, предотвращающей разбрызгивание жидкой фазы за пределы указанной емкости, но позволяющей осуществлять связь с атмосферой.
Краткое описание чертежа
На фиг. 1 изображена схема лабораторного устройства для отмывки порошковых исходных веществ или продуктов химических реакций от примесей.
Осуществление полезной модели
Конструкция и работа предлагаемой полезной модели далее будут описаны со ссылками на позиции фиг. 1. Для осуществления полезной модели необходимо обеспечить ультразвуковую ванну (1) с регулируемой частотой и температурой рабочей среды в пределах 30-40 кГц при 200-400 Вт и 40-60°С соответственно. В ультразвуковую ванну (1) помещена емкость (2), представляющая собой фильтр Шотта - стеклянную воронку с впаянной в нее пористой стеклянной перегородкой. Для лабораторных целей подходят фильтры Шотта вместимостью 125, 150, 250 или 500 мл. Фильтр (2), предпочтительно закрепленный на штативе с держателем, соединен с прямым водяным холодильником (3) (холодильником Либиха), в рубашку которого подается холодная, предпочтительно - водопроводная, вода. Соединение выхода фильтра (2) со входом холодильника (3) может быть выполнено изогнутой стеклянной трубкой со шлифом на конце. Альтернативно, соединение может быть выполнено вакуумным шлангом, жесткой полипропиленовой трубкой или мягким силоксановым (силиконовым) шлангом с находящейся внутри нее гибкой металлической или пластмассовой спиралью с плотной навивкой. На конце шланга или трубки расположен стеклянный патрубок со шлифом.
Холодильник (3) с помощью углового аллонжа (4) с боковым отводом соединен с приемником жидкой фазы (5). Приемник (5) выполнен с учетом работы в условиях разрежения, создаваемого водоструйным, водокольцевым или мембранным насосом. Остаточное давление в таких случаях находится в пределах 0,8-2,6 кПа для водоструйного, 5-10 кПа для водокольцевого и 1-10 кПа для мембранного насоса. Приемник (5), присоединенный к аллонжу (4) шлифовым соединением, может иметь вместимость, превосходящую максимально используемый объем промывной жидкости на 10-20%. В том случае, если приемник (5) имеет кран для слива промывной жидкости, его вместимость может быть меньше объема жидкой фазы (промывной жидкости). Вакуумным шлангом аллонж (4) своим боковым отводом через трехходовой кран (6) соединен вакуумной линией насоса, создающего разрежение.
Устройство работает следующим образом. В ультразвуковую ванну (1) наливают рабочую воду в соответствие с инструкцией по эксплуатации. В верхнее пространство фильтра Шотта (2) помещают обрабатываемый твердый продукт в виде порошка или пасты, наливают необходимое количество промывной жидкости (воды или растворителя) так, чтобы уровень жидкости в фильтре (2) был ниже уровня рабочей воды в ультразвуковой ванне (1). Во избежание разбрызгивания, фильтр накрывают негерметичной крышкой (на фиг.1 не показана). Включают нагрев рабочей воды и устанавливают необходимую температуру, по достижении которой устанавливают необходимую рабочую частоту и время обработки осадка, включают ультразвуковые излучатели и осуществляют ультразвуковое воздействие. При этом трехходовой кран (6) установлен в такое положение, чтобы изолировать нижнее пространство фильтра (2) как от атмосферы, так и от насоса, создающего разрежение.
После окончания ультразвукового воздействия включают насос, создающий разрежение, и кран (6) переводят в положение, соединяющее по потоку жидкой фазы фильтр (2) с приемником (5). После полного удаления промывной жидкости из фильтра (2) краном (6) отключают совокупность узлов (2)-(5) от насоса, создающего разрежение. В том случае, если вместимость приемника (5) меньше объема жидкой фазы, наблюдают за ее уровнем в приемнике и по достижении 80-90% его вместимости кран (6) переводят в положение, соединяющее совокупность узлов (2)-(5) с атмосферой, сливают собранную жидкую фазу в емкость для ее хранения и дальнейших исследований. Кран (6) возвращают в предыдущее положение и повторяют операцию фильтрования со сбором порций жидкой фазы необходимое для полного ее удаления число раз.
Промывную жидкость собирают в подходящую емкость для необходимых исследований. Промывку повторяют до достижения заданных параметров промывочной жидкости. Отмытый порошок используют в соответствии с технологической инструкцией.
Пример 1. Очистка гепарината бензетония
В стакан, помещенный на термостатируемую платформу магнитной мешалки, наливают 62,5 мл 16,8% (масс.) водного раствора хлорида бензетония и помещают в него якорь магнитной мешалки. Раствор при перемешивании нагревают до 60°С и, не прекращая перемешивания, порциями прибавляют 37,5 мл 10,7% (масс.) водного раствора гепарина. Реакцию проводят в течение 50-60 минут.
270
270
270
Образовавшийся осадок отфильтровывают и подвергают дробной отмывке очищенной водой от избытка хлорида бензетония до достижения поглощения промывной воды при длине волны 270 нм (А) менее 1,50 определяемого спектрофотометрически (спектрофотометр Cary 60 UV-Vis, Agilent). Измеряют поглощение жидкой фазы (А). Значения поглощения А при промывках указанными объемами воды (V, мл) приведены в таблице 1.
Из приведенных данных следует, что число промывок и объем промывной воды при обработке ультразвуком снижаются приблизительно на 40%, что подтверждает достижение технических результатов.