Importanta Vitaminei C Pentru Terapia Moderna
Cuprins:
INTRODUCERE
Importanța vitaminei C. pentru terapia modernă.
PARTEA TEORETICĂ
2.1. Studiul critic al metodelor de preparare ale mediului ascorbic întâlnite în literatura de specialitate.
Metoda de sinteză adoptată la noi în tară:
caracteristicile produsului finit;
chimismul reacțiilor.
PARTEA PRACTICĂ
Caracteristicile meteriilor prime;
Specificarea utilajului;
Schema instalației;
Descrierea procesului tehnologic;
Fluxul tehnologic;
Normele regimului de fabricație;
Normele de tahnica securității șiprotecția muncii;
Deșeuri de fabricație;
Controlul fabricației;
3.10. Identificarea și determinarea cantitativă a acidului ascorbic.
CONCLUZII
BIBLIOGRAFIE.
I. INTRODUCERE
Importanța Vitaminei C. pentru terapia modernă
Cu mult timp înainte de izolarea, stabilirea structurii chimice și acțiunii farmacodinamice a vitaminei C., produsele vegetale constituiau singurul remediu pentru tratamentul scorbutului. (1, 2, 3.).
Deși scorbutul era cunoscut de foarte multă vreme, etiologia sa a fost mult discutată.
Fiziopatologul rus Pasutin, a preciuat că scorbutul apare în urma introducerii în organism, în cantitate insuficientă, a unor substanțe necesare, printre care și vitamina C. (3, 4.).
O primă încercare de izolare a vitaminei C., a fost făcută în 1921 de Zilva (5.).
În 1928, Szent György a studiat mecanismele de oxidare ale cortexului suprarenal și, a izolat o substanță puternic reducătoare, în stare cristalină, căreia i-a dat numele de acid hexuronic.
În anul 1932 King și Wangh au precizat că această substanță, este identică cu vitamina antiscorbutică C., denumită ulterior acid ascorbic, și aceasta a făcut posibilă elucidarea constituției chimice și obținerea ei pe cale de sinteză. (2, 5, 6.).
Structura chimică a vitaminei C. a fost dovedită de Karrer (1932) și confirmată prin sinteza efectuată de reichstein (7).
Cunoștințele actuale despre vitamina C., în urma eforturilor multor cercetători timp de câteva decade, face ca acestă substanță să fie astăzi nu numai un factor necesar în alimentație, ci și în foarte multe cazuri un agent terapeutic cu o mare eficacitate, a cărui acțiune fiziologică este strâns legată de structura sa chimică și de existența sa în mod deosebit în regnul vegetal.
În acest capitol, voi prezenta pe baza materialului studiat, unele aspecte privind corelația între acțiunea fiziologică și structura chimică, rolul vitaminei C. în organismul vegetal și animal, acțiunea terapeutică a acestei substanțe ca atare, sau sub formă de produse vegetale.
Acțiunea fiziologică specifică a vitaminei C., este dependentă de unele caractere structurale ale moleculei: (2, 8, 9.)
configurația L este formă fiziologică activă; acidul D – ascorbic este fiziologic inactiv;
prezența grupării funcționale endiologice care poate trece reversibil în grupare cetonică;
formă redusă și cea oxidată sunt amândouă vitaminic active.
Atât acidul L – asxorbic cât și acidul L – dehidroascorbic sunt activi din punct de vedere fiziologic dacă se găsesc sub forma de lactonă.
Acidul L – dehidroascorbic cu catena deschisă, este inactiv din punct de vedere fiziologic.
Acidul ascorbic este lactona acidului 2, 3 dienol L – gluconic (8, 9.).
Structura acestui acid ascorbic este confirmată și de analiza cristalelor cu raze X.
Modulul moleculelor stabilit prin acestă metodă, arată că toți atomii de carbon și hidrogen se află în același plan, în afară de atomul C care iese din acest plan (10).
acid L – ascorbic
Dezvoltarea științei despre vitamine, ca un capitol de sine stătător al biochimiei moderne, a făcut posibilă studierea rolului vitaminelor în organismul vegetal și animal.
Pentru plante, se pare că vitamina C., are rolul unui hormon de creștere. În acest domeniu, există unele ipoteze și incertitudini, deci sunt necesare încă multe cercetări. (2).
Vitamina C., este un factor indispensabil în procesele redox din organism, el formează împreună cu acidul dehidroascorbic un sistem redox, care determină proprietățile vitaminice (5, 6, 9, 11, 12.).
Intervine în formarea și menținerea substanței fundamentale a țesutului conjunctiv, a substanței proteice din os și a substanței intercelulare din peretele capilarelor scăzând permeabilitatea și crescând rezistența acestora.
De asemeni, intervine în menținerea sub formă redusă a grupărilor – SH din sistemele enzimatice și ca transportor de hidrogen în oxidoreducerile biologice și în respirația celulară.(5, 9, 11 – 14).
Vitamina C., favorizează de asemeni absorția fierului din tubul digestiv și stimulează formarea hemoglobinei, intervenind în transformarea acidului folic în acid folinic. (5, 6, 9, 11 – 13, 14).
Intervine în metabolismul glucidic, care în rezumat poate fi prezentată în schema de mai jos (6):
O
D- glucoză Ac.D- glucuronic L-glucuronic lactona 2 ceto- glucuronic lactona L- ascorbic
D- xiluloză 5P Ac.L- glucoronic Ac.dehidronic
D- xiluloză Ac.3- ceto- glucuronic
– CO Ac.- ceto- L- glucuronic
D- xilil L- xiluloză
Ac.2- 3 Diceto-
L- glucuronic
L- xiluloza
Ac.L.L.- lixonic
Ac.L- eritroascorbic L- xilonlactona
Ac.L- lixenic
Vitamina C., stimulează capacitatea organismului de apărare față de infecții, prin creșterea activității fagocitare a leucocitelor și stimularea proceselor imunologice.(9, 13, 14 ).
Vitamina C., se absoarbe bine din tubul digestiv la persoanele sănătoase. La cei cu hipoaciditate sau cu transit intestinal accelerat, ea este diminuată.
Concentrația sanguină fiziologică este de 0,7- 1 mg./100ml.
Vitamina C., se găsește în cantități mari în cortico- suprarenală, antihipofiză, corp galben, placentă și mai puțin în țesutul conjunctiv.(9).
Biogeneza vitaminei C., pleacă de la glucoză, care sub acțiunea enzimelor specifice, trece în final în vitamina C., și are loc conform reacțiilor (6):
O
H – C – OH H – C H – C – OH H – CH – OH
H – C – OH H – C – OH H – C – OH H – C – OH
HO – C – H HO – C – H C – H C – H
H – C – OH H – C – OH H – C – OH H – C – OH
H – C H – C – OH H – C H – C – OH
CHOH C O OH C = O C = O
D – Glucoză Ac. glucuronic D – glucuro – lactonă Gulanolactonă
O = C O = C O = C
HO – C – H HO = C O = C C
HO – C – H HO = C O O = C O C H – C – OH
H – C H = C H = C C HO – C – H
HO – C – H HO = C – H HO = C – H CHOH
CHOH CHOH CHOH
Ac. ascorbic redus Ac. ascorbic oxidat Ac.oxalic Ac.freonic
Prin administrare de doze mari, crește concentrația sanguină până la pragul renal (1, 14 – 2 mg.%), cantitățile suplimentare alimentându-se prin urină (9).
Unitatea internațională standard este egală cu 0,5 mg. vitamină cristalizată.
În medicina internă, vitamina C., are o largă întrebuințare și aceasta fiind strâns legată de importanța acestei vitamine.
Până la izolarea acidului ascorbic, cunoștințele despre activitatea terapeutică a vitaminei C., erau limitate, necuprinzând decât fenomene de carență, caracteristice scorbutului.
După izolarea în stare pură, cercetările farmaceologice au lărgit cunoștințele și astăzi, scorbutul este foarte rar, datorită tratamentului cu acid ascorbic.
Vitamina C., introdusă în organism, se distribuie în țesuturi și organe, unde îndeplinește după cum am arătat, funcțiuni extrem de importante, participând la procesele de oxido- reducere, care au loc în organism.
În acest fel, consumul de vitamina C., este cu atât mai mare, cu cât aceste procese se manifestă mai energic. Mica rezervă din ficat și rinichi, servește pentru acoperirea deficiențelor, care survin atunci când rația alimentară este săracă în viamina C., tot această rezervă este utilizată și atunci când organismul are nevoie de o cantitate mai mare sau pentru combaterea infecțiilor.
După epuizarea rezervelor, apoar simptome de insuficiență vitaminică, respectiv hipovitaminoză.
Alături de simptomele de avitaminoză, care se instalează și pot duce la scorbut, apar și o serie de simptome, care sunt expresia unor tulburări grave în metabolism.
Stările de avitaminoză C, sunt foarte des întâlnite în special primăvara, când alimentația este săracă în fructe și legume proaspete precum și ca urmare a stării patologice a organismului.
În afară de întrebuințarea sa ca vitamină, se mai folosește cu succes, într-un mare număr de afecțiuni (gripe, stări febrile), asociată cu chinină, sulfamide, aspirină, antibiotice.
Se crede că asocierea cu sulfamide, duce la creșterea necesității organismului în vitamină C, datorită faptului că sulfamidele creează în intestin un mediu alcalin care favorizează distrugerea substanței.
De asemeni, trebuie menționată asocierea vitaminei C cu calciferolul, în tratamentul tuberculozei, în maladiile sângelui, diferite anemii, când acțiunea sa este mai eficace dacă este asociată cu fierul.
Rezultatele satisfăcătoare au fost înregistrate în tratamentul reumatismului cronic, când vitamina C, a fost asociată cu alte substanțe antireumatice (salicilat de Na, aneurină).
Experiențele clinice au demonstrat că vitamina C, asociată cu hormonii corticosuprarenali, are efect favorabil în tratamentul arsurilor grave.
De asemeni, cercetările clinice au demonstrat că vitamina C, este un excelent adjuvant, unul din rarele tonice ce se pot prescrie fără grijă diabeticilor.
Acest efect asupra metabolismului, sporește echilibrul și apără organismul în astenia psihică, stări alergice (salicilat de sodiu, calciu, sulfamide), intoxicații.
În medicina internă, vitamina C, este de asemeni folosită în tratamentul unor boli ale aparatului cardiovascular ( tulburări ale permeabilitătii și rezistenței vaselor, boală hipertonică, insuficiență cardiacă), în boli hepatice (inflamații ale căilor biliare, hemoragii ale hepaticilor, hepatite, ciroze), în boli ale aparatului respirator (pleurezii, pneumonii, tuberculoză pulmonară, astm bronșic).
Asupra rinichiului, acțiunea vitaminei C, constă în acțiunea diuretică, în special în unele stări patologice ca insuficiența cardiacă sau stenoza mitrală.
A fost constatată o acțiune sinergică între diureticele mercuriale și vitamina C. (11).
În pedriatrie, în afară de indicațiile amintite mai sus, vitamina C se adaugă în alimentația artificială a sugarilor, în tulburări de creștere, toxicoze, astenie, dispepsie, boli infecțioase.
În meurologie, se administrează în accidente hemoragice cerebrale, în traumatisme craniene, coree, encefalite, scleroza în plăci.
În obsterică, vitamina C, se indică în perioada de sarcină si lactație, în vărsăturile de sarcină (1-2 g./zi), în gingivita gravidică, în iminența de avort și sterilitatea de origine hormonală.
În stomatologie, este indicată în gingivite, paradentoze, carii dentare, etc. Se apreciază că în condiții normale, pentru un adult sunt necesare aproximativ 75 mg. vitamină C pe zi.
Nevoile sunt mult mai mari la copii, în sarcină și în boli infecțioase și febrile.
Excesul de vitamina C, poate duce la o deviere în catabolismul său, cu apariția de acid oxalic și deci a calculilor pe bază de oxalați.
Vitamina C, se poate administra pe cale orală, sub formă de tablete, sau pe cale parenterală sub formă de injecții intramusculare sau intravenoase.
La adulți, se administrează pe cale orală 100 mg.- g. pe zi. Soluția injectabilă, 1 – 2 fiole a 5 ml. pe zi sau la 2 zile, intramuscular sau intravenos.
La copii dozele sunt în funcție de vârstă: – 0- 30 luni 0,025- 0,10 g./ zi;
– 30 luni – 15 ani 0,10- 0,20 g./ zi. (1, 2, 5, 6, 9, 11 – 15).
Dacă este necesae, pentru un adult sunt necesare aproximativ 75 mg. vitamină C pe zi.
Nevoile sunt mult mai mari la copii, în sarcină și în boli infecțioase și febrile.
Excesul de vitamina C, poate duce la o deviere în catabolismul său, cu apariția de acid oxalic și deci a calculilor pe bază de oxalați.
Vitamina C, se poate administra pe cale orală, sub formă de tablete, sau pe cale parenterală sub formă de injecții intramusculare sau intravenoase.
La adulți, se administrează pe cale orală 100 mg.- g. pe zi. Soluția injectabilă, 1 – 2 fiole a 5 ml. pe zi sau la 2 zile, intramuscular sau intravenos.
La copii dozele sunt în funcție de vârstă: – 0- 30 luni 0,025- 0,10 g./ zi;
– 30 luni – 15 ani 0,10- 0,20 g./ zi. (1, 2, 5, 6, 9, 11 – 15).
Dacă este necesar, aceste doze pot fi larg depășite (la imaturi, diferite boli).
Dată fiind importanța vitaminei C, în terapeutică, industria noastră prepară comprimate cu 50 mg. sau 200mg. vitamina C, fiole de 2- 5 ml. cu 200 sau 500 mg. vitamina C și granule efervescente cu 5% acid ascorbic (9). Pe lângă acestea, în farmacie se întâlnesc de asemeni o serie de produse farmaceutice care conțin pe lângă alte vitamine și vitamina C.:
Cavit 9 (10 mg. vitamina C.);
Polivitamine (10 mg. vitamina C.);
Viplex (50 mg. vitamina C.);
Tarosin (50mg. vitamina C.);
Cedecalcin (0,10 g. vitamina C.) (9).
II. Partea teoretică
2.1. Studiul critic al metodelor de preparare ale acidului ascorbic, întâlnite în literatura de specialitate.
Acidul ascorbic, poate fi preparat prin extracție din surse naturale și , prin sinteză.
Prepararea prin extracție, folosește în special produse vegetale: citricele, cireșele de India, ardeiul verde, cojile verzi ale nucilor, foile verzi de Iris, fructele de capsicum, etc.
Deși, toate procedeele preconizate pentru prepararea acidului ascorbic din surde vegetale cu multe analogii, se pare că o deosebită importanță o are metoda lui Szent Gyorgy pornind de la fructele de capsicum.(16).
În plante acidul ascorbic se gasește sub formă liberă și sub formă de ascorbigen.
Ascorbigenul este un acid ascorbic care nu are legatură endiolică pentru ca în poziția 3 se găsește substituit un ciclu indolic.
O
HO C C CH –
HOHC HC C = O
O
HOHC
Ascorbigen
Este inactiv biologic; în stomac nu este desfăcut și deci nu este sursă de acid ascorbic. (7).
Ca metode mai puțin utilizate menționăm următoarele trei. (8):
– prima metodă, pornește de la acizii L- cetohexonici prin izomerizare și lactonizare
COOH CO
| |
C = H HO – C
| ||
HO – C – H HO – C O
| |
H – C – OH H – C
| |
H – C – OH HO – C
| |
CHOH CHOH
Următoarea metodă pornește de la L- xilozonă, la care prin adiție de acid cianhidric, are loc o transformare în acid iminoascorbic, din care prin hidroliză cu acidul clorhidric are loc eliberarea de acid ascorbic.
L- xilozona, se poate prepara din galactoză sau glucoză.
CHO CN NH C // O
| | || |
C = O H – C – OH C HO – C
| || | ||
H – C – OH C = O HO – C HO – C
| | || |
H O – C – H H – C – OH HO – C O H – C O
| | | |
CHOH HO – C – H H – C HO – C – H
| | |
L-xiloză CHOH HO – C – H CHOH
| Ac L- ascorbic
CHOH
Ac. imina – L- ascorbic
Cea de a treia metodă constă în condensarea esterilor cu L- oxiacizi
COOR COOR CO
| + | |
CHOR CHOR HO – C
| || O
R HO – C
|
HC
|
R
Aceste trei metode de preparare nu sunt economice și ca urmare nu se folosesc în practică.
Cea dintâi sinteză a acidului ascorbic (17, 18, 19, 20) folosește ca materie primă L- xiloză, care prin tratare cu fenilhidrazină este transformată în osonă. Se adiționează apoi acid cianhidric, iar nitrilul obținut se hidrolizează în mediu acid; în anumite condiții acidul cetonic rezultat din acestă hidroliză se lactonizează și se enolizează în același timp.
CHO CN NH C // O
| | || |
C = O H – C – OH C HO – C
| || | ||
H – C – OH C = O HO – C HO – C
| | || |
H O – C – H H – C – OH HO – C O H – C O
| | | |
CHOH HO – C – H H – C HO – C – H
| | |
L-xiloză CHOH HO – C – H CHOH
| Ac L- ascorbic
CHOH
Ac. imina – L- ascorbic
În literatura de specialitate, metoda de față este mai puțin folosită.
Cea mai economică metodă de preparare și care este aplicată pe scară largă, este aceea care pornește de la L- sorboză, metodă care a fost adoptată și la noi în țară și este cea mai avantajoasă (12, 21) în condițiile industriei noastre chimice.
Metoda folosită la Uzina de Medicamente București, este prezentată pe larg în partea practică a acestei lucrări.
O problemă deosebită o ridică prepararea sorbitolului, care în industrie se prepară prin reducere catalitică (amalgam de sodiu, Co, Cu, Ni, Ni-Raney, etc), sau electrolitică a glucozei.( 1,8 , 22- 27). Sorbitolul se poate obține prin hidrogenarea unei soluții de dextrină concentrată- 50%, purificată în prealabil prin trecerea soluției peste schimbători de ioni.
Se lucrează în reactoare la 70 atm.,la 40 – 45° C , și la o presiune de 50, 80 mmhg. până la concentrația de 70%. Rezultatele bune se obțin și prin hidrogenarea soluției de glucoză cu gaz de sinteză( 70- 75% H) la 180- 200 °C și 200 atm. în prezență de 2% Ni- Raney.
Catalizatorul de Ni-scheletat, activat cu crom este foarte la hidrogenarea glucozei în strat fluidizat (10).
Fabricarea scorbitolului după acest procedeu, are o importanță deosebită din punct de vedere economic. Groggins – indică deasemenea ca materie primă pentru obținerea scorbitolului, necesar fabricării acidului ascorbic – glucoza. (23, 28).
Procesul de oxidare al D-scorbitolului în L-scorboză, are loc numai pe cale biologică în prezența unor bacterii acetice: Acetobacter suboxydans, Bacterium, xylinum, etc. (29 – 34).
Acetobacter Suboxydans are un puternic sistem enzimatic de oxido-reducere.
Numeroase cercetări, s-au făcut pentru cunoașterea procesului de oxido-reducere biologic și s-a stabilit că în acest proces redox, funcționează ca acceptor de hidrogen, trifosfopiridin nucleotidul (TPN) și difosfopiridin nucleotidul (DPN), ph-ul optim fiind 8,7 (35-38).
TSOO K. și Vernon (39) arată că în prezența sorbitol-dehidrogenezei din extractul bacteriilor de Acetobacter suboxidans, reacția se desfășoară în funcție de piridin nucleotid:
în prezența trifosfopiridin nucleotidului (TPN) se formează sorboză;
în prezența difosfopiridin nucleotidului (DPN) se formează fructoză.
Fructoza apoi poate fi fosforilată sau ulterior oxidată de celulele libere din extract.
La noi în țară se folosește Acetobacter suboxydans.
Operația, se execută în fermentatoare speciale, iar mediul de cultură este format dintr-o soluție apoasă de sorbitol, sterilizată în prealabil prin încălzire căreia i se adaugă drojdie de bere și cultura de bacterii. Metoda utilizată la Uzina de Medicamente București, folosește în loc de drojdie de bere, extract de porumb.
Procesul de oxidare, durează aproximativ 24 ore, după care soluția se purifică și se concentrează până la consistența unui sirop, din care precipită sorboza prin adăugare de metanol.
În faza următoare, gruparea alcool primar de lângă gruparea carbonil este oxidată până la carboxil, pentru a se obține acidul 2-ceto-L-gluconic.
Pentru a proteza în prealabil celelalte grupări OH din molecula sorbozei (40), se folosește acetonă în prezență de acid sulfuric. Astfel, se obține diacetonsorboză alături de puțină monoacetonsorboză, de care se separă prin extragere cu cloroform, dicloreton, etc.
În acești dizolvanți monoacetonsorboza, este greu solubilă.
Ca agent oxidant pentru oxidarea sorbozei, se utilizează de obicei permanganatul de potasiu în mediu alcalin sau hipoclorit de sodiu.
În Ungaria, pentru oxidarea sorbozei, se folosește hipoclorit de sodiu (41).
De asemeni oxidarea, se poate realiza și cu acid azotic, apă oxigentă, oxigen sau printr-o metodă catalitică. (40, 42, 43).
După ce a avut loc neutralizarea și filtrarea bioxidului de mangan, soluția se concentrează în vid și se tratează cu acid sulfuric.
Acidul diaceton -2- cetogulonic obținut, este supus unei hidrolize acide (spre exemplu cu acid clorhidric în etanol și cloroform).
La această hidroliză se produce lactonizarea și enolizarea acidului 2- cetogulonic , obținându-se acid L- ascorbic care cristalizează în mediul de reacție (44, 45).
Inițial acidul 2- ceto-gulonic, este transformat în ester metilic care este enolizat în prezența metoxidului de sodiu; prin tratare cu acizi, se produce apoi lactonizarea.
Hidroliza acidă duce la simplificarea de mai sus, adoptată în practică.
Schema reacțiilor este urmatoarea:
CHO CHOH CHOH
| | |
H – C – OH H – C – OH C = O
| | |
HO– C – H HO – C = O HO – C – OH | | |
H – C – OH H – C – OH H – C – OH
| 83 – 98 % | 75- 90% |
H – C – OH H – C – OH HO – C – H
| | |
CHOH CHOH CHOH
D- glucoză D- sorbitol L- sorboză
HSO
CHOH
|
HC O – C
C |
HC O – C – H
|
H – C – O CH
|
C – H C
|
HC – O CH
diacetonsorboză
COOH
|
HC O – C
C |
HC O – C – H
|
H – C – O CH
|
C – H C
|
HC – O CH
Ac diaceton- 2 – cota-L – gulonic
COOH
|
C = O
|
HO – C – H
|
H – C – OH
|
HO – C – H
|
CHOH
Ac. 2-ceto – L- gulonic
CO
|
HO – C
||
HO – C
|
H – C – O
|
HO – C – H
|
CHOH
Acid ascorbic
Purificarea acidului ascorbic a fost și ea în centrul atenției cercetătorilor.
Schimbătorii de ioni au prezentat un interes deosebit în ultimul timp, deoarece permit separarea impurităților cât și separarea principiilor active.
Din acest motiv au fost frecvent folosiți în ultimii ani în chimia farmaceutică.
Aceștia își găsesc aplicarea și în cazul vitaminelor, iar în cazul de față, acidul ascorbic poate fi purificat pe un schimbător de ioni de tip anionic, slab bazic, care este Amberlitul X E 236.
De asemeni, Grigorashvili și Zolotarev, au afirmat că stabilitatea soluțiilor obținute prin cristalizare în prezență de Trilon B, este semnificativ mai mare decât a soluțiilor obținute prin cristalizare din apă (47).
2.2. Metoda de sinteză adoptată la noi în țară.
a) caracteristicile produsului finit
formula de structură: Formula brută Gr. mol.
CO CHO 176,12
|
HO – C
||
HO – C O
|
H – C
|
HO – C – H
|
CHOH
Sinonime: – vitamina C, acid L- ascorbic, acid L- xiloascorbic- Cebione, Ascorvit, Cantan, Cetamid, Devitanon C, Redoxon, Vitacin. (16, 41).
Proprietăți fizice: – acidul ascorbic se prezintă sub formă de pulbere cristalină albă, fără miros, cu gust acru.
Solubilitate:
apă 4 p
alcool 30 p
alcool absolut 50 p
glicerol 100 p
propilen glicol 20 p.
Este solubil în apă fierbinte ( 80% la 100° C, 40% la 45° C).
Este practic insolubil în eter, cloroform, benzen, eter de petrol, uleiuri, grăsimi.
Soluțiile apoase au reacție acidă, se descompun la aer și lumină. Reacția de oxidare a soluțiilor apoase este accelerată de alcali, Fe, Cu, formează săruri de metale stabile, cu ascorbatul de sodiu.
Punctul de topire: 186 – 190° (cu descompunere).
Puterea rotatorie specifică: []= 21° până la 24 °( c = 5% în apă).
Prezintă o bandă de absorție în ultraviolet caracteristică = în ultraviolet caracteristică = 2.450 Å, deplasabilă în mediul alcalin la = 2.650 Å; aceasta indică prezența în moleculă a unor legături duble conjugate. (1,3,7,8,10,12,48,49).
Proprietăți chimice:
– acidul ascorbic prezintă unele reacții caracteristice glucidelor și anume:
reduce la rece sărurile de argint;
dă reacția Mollisch și naftol pozitivă;
– are caracterul unui acid monobazic (ph-ul în soluție apoasă = 3).
– este un acid de tăria acizilor carboxilici:
– poate fi titrat cu hidroxizi alcalini, descompune carbonații și formează săruri.
– aciditatea sa se datorește unei grupe OH enoilice.
– acidul dehidroascorbic, nu are caracter acid și se titrează cu baze încet, ca o lactonă.
– acidul ascorbic dă cu FeCl o colorare intensă.
– s-a dedus prezența unei grupe endiolice – C(OH) = C(OH) – , care explică puterea reducătoare și marea sensibilitate la reactivii bazici.
În raport cu intensitatea agenților oxidanți, acidul ascorbic prezintă mai multe etape de oxidare:
CO O = C
| |
HO – C O = C
|| | COOH
HO – C O O = C O COOH |
| | | + H – C – OH
H – C H – C COOH |
| | HO – C – H
HO – C – H HO – C – H Ac oxalic |
| | CHOH
CHOH CHOH Ac freonic
Ac L – ascorbic Ac. dehidro-L-ascortâbic
În reacția de mai sus, oxidarea decurge în două etape:
în prima etapă are loc oxidarea la acid dehidroascorbic;
în a doua etapă are loc scindarea l moleculei acidului dehidroascorbic într+o moleculă de acid oxalic și o moleculă de acid L – tronic.(1, 3, 7, 8, 10, 12, 48, 49).
Chimismul reacțiilor
FABRICAREA SORBITOLULUI
Hidrogenarea glucozei
CHO CHOH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
HO – C – H HO – C – H
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CHOH CHOH
dizolvarea glucozei;
pregătirea amestecului pentru hidrogenare
hidrogenarea propriu zisă;
filtrarea amestecului de reacție.
Pregătirea catalizatorului Ni-Raney
mărunțirea aliajului;
dezagregarea aliajului;
Ni+2Al+2NaOH+2HO = Ni+ 2 NaAlO + 3 H
separarea catalizatorului;
regenerarea catalizatorului.
Electoliza apei și obținerea hidrogenului
pregătirea instalației;
electroliza;
2 HO 2H + 2 HO
Anod(Ni) 2HO 2 HO HO + ½ O
Catod(Fe) 2H 2 H H
comprimarea hidrogenului.
OXIDAREA FERMENTATIVĂ A D- SORBITOLULUI ȘI OBȚINEREA L – SORBOZEI
CHOH CHOH
| |
H – C – OH C = O
| |
HO – C – H HO – C – H
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH HO – C – H
| |
CHOH CHOH
Inoculare, obținerea naterialului de însămânțare;
Fermentația intermediară;
Fermentația de regim;
Concentrarea soluției de sorboză;
obținerea inoculului necesar pentru Însămânțarea mediului de cultură:
întreținerea tulpinei;
activarea;
prepararea inoculului.
ACETALIZAREA SORBOZEI ȘI OBȚINEREA DIACETONSORBOZEI.
CHOH CHOH
| |
C = O HC O – C
| C |
HO – C – H O HC O – C – H
| HSO |
H – C – OH H – C – O CH
| |
HO – C – H C – H C
| |
CHOH HC – O CH
acetarea sorbozei;
neutralizarea;
distilarea acetonei și a produșilor secundari;
purificarea siropului de diacetonsorboză;
recuperarea și rectificarea acetonei.
OXIDAREA CHIMICĂ
obținerea sării de sodiu a acidului diaceton 2- ceto- L – gulonic;
CHOH
|
HC O – C
C |
HC O – C – H
|
H – C – O CH NaOH
|
C – H C
|
HC – O CH
COONa
|
HC O – C
C |
HC O – C – H
|
H – C – O CH
|
C – H C
|
HC – O CH
obținerea hidratului acidului diaceton 2- ceto- L – gulonic
COONa
|
HC O – C
C |
HC O – C – H
|
H – C – O CH
|
C – H C
|
HC – O CH
COOH
|
HC O – C
C |
HC O – C – H x HO
|
H – C – O CH + NaCl
|
C – H C
|
HC – O CH
ENOLIZARE, LACTONIZARE
COOH
|
HC O – C
C |
O HC O – C – H x HO
|
H – C – O CH
| CHCl
C – H C
|
HC – O CH
CO
CHCl |
HO – C
| O
HO – C + 2CHCO – CH
|
H – C
|
HO – C – H
|
CHOH
OBȚINEREA ACIDULUI ASCORBIC
purificarea acidului ascorbic tehnic
PARTEA PRACTICĂ
3.1. Caracteristicile materiilor prime.
GLUCOZA
Formula de structură Formula brută Gr. mol.
CHO CHO 180,16
|
H – C – OH
|
HO – C – H
|
H – C – OH
|
H – C – OH
|
CHOH
Proprietăți : – pulbere albă. cristalină, higroscopică, fără miros, cu gust dulce.
Solubilități : – apă 1,25 p.
alcool 150 p.
eter greu solubilă.
acetonă foarte greu solubilă.
Soluția apoasă are reacție neutră.
Puterea rotorie specifică : = + 51,5° până la + 53° ( C = 10% în apă cu 1 ml. NH Dil.)
SORBITOL:
Formula de structură Formula brută Gr. mol.
CHOH CHO 182,17
|
H – C – OH
|
HO – C – H
|
H – C – OH
|
H – C – OH
|
CHOH
Proprietăți : – pulbere albă, cristalină, aciculară, cristalizată cu ½ sau cu o moleculă de apă.
are gust dulce.
este ușor solubil în apă, foarte solubil în alcool fierbinte, ușor solubil în alcool metilic, izopropilic, acetonă, etc.
DIACETONSORBOZA
Formula de structură:
CHOH
|
HC O – C
C |
HC O – C – H
|
H – C – O CH
|
C – H C
|
HC – O CH
Proprietăți : pulbere cristalină de culoare albă
p.f. = 77 – 78 °C = – 18,1 ° (c = 1,38 în acetonă).
ALCOOL
Formula Gr. mol.
CHOH 46,07
p.f. = 77 – 78,5 °C ; d = 0,812 – 0,804
– se amestecă în orice proporții cu apă, eter, acetonă.
HIDROXID DE SODIU
Formula Gr. mol.
NaOH 40,01
p.f. = 139 °C ; p.t. = 321,8 °C ; d = 2,13
– este solubil în apă, în alcool.
ACETONA
Formula Gr. mol.
CHCOCH 58,08
p.f. = 56,2 °C ; p.t. = – 94 °C ; d = 0,787 ; n = 1,3615
– solubilă în apă, alcool, etc.
ACID SULFURIC
Formula Gr. mol.
HSO 98,082
p.f. = 338 °C ; p.t. = 10,5 °C ; d = 1,83
– la 0 °C formează cristale
– solubil în apă cu degajare intensă de căldură.
CLOROFORM
Formila Gr. mol.
CHCl 119,5
p.f. =60 – 62 °C ; p.s. = 63,5 °C ; d = 1,473 – 1,478 , ; n = 1,448
ACID CLORHIDRIC
Formila Gr. mol.
HCl 36,465
p.f. =- 84,9 °C ; p.t. = – 114,8 °C ; d = 1,64.
PERMANGANAT DE POTASIU
Formila Gr. mol.
KMnO 158,03
– solubil în apă, acid acetic glacial, acetonă, alcool metilic.
d = 2,7- se descompune la cca. 240°C cu degajare de oxigen
BICROMAT DE POTASIU
Formila Gr. mol.
KCrO 294,21
– solubilă în apă. Insolubil în alcool. Se descompune la ccs. 500°C
HIDROXID DE CALCIU
Formila Gr. mol.
Ca(OH) 74,10
– solubil în apă, clorură de amoniu, acizi. Insolubil în alcool(48, 49, 50).
3.2. Specificarea utilajului
3.4. Descrierea procesului tehnologic
3.4.1. Fabricarea sorbitolului
3.4.1.1. Hidrogenarea glucozei
Faza de hidrogenare , comportă următoarele faze:
dizolvarea glucozei, pregătirea amestecului pentru hidrogenare, hidrogenarea propriu-zisă și filtrarea amestecului de reacție.
3.4.1.1.1. Dizolvarea glucozei
În vasul de dizolvare, se încarcă apă distilată dintr-un vas de măsură, se încălzește apa la 70- 80 °C și apoi se adaugă glucoza tehnică. Printr-o agitare aficace, se asigură o bună dizovare a glucozei, obținându-se astfel o soluție cu o densitate 1,2 și o concentrație de 45-50%.
3.4.1.1.2. Pregătirea amestecului pentru hidrogenare
Soluția de glucoză din vasul de dizovare, se transvazează cu ajutorul unei pompe centrifuge, în vasul de amestecare. Se încarcă catalizatorul Ni- Raney umed și se aduce pH-ul la 8,2 -8,5 cu soluția de hidroxid de calciu. Se controlează pH-ul cu hârtie indicator sau cu soluție de fenolftaleină.
Pregătirea reactorului.
Se pune în funcțiune pompa de vid, pentru a face vid în reactor, se deschide ventilul de la partea inferioară și se aspiră amestecul pentru hidrogenare.
În același timp se pornește sistemul electromagnetic de agitare, care va începe să funcționeye după 5- 6 minute. După terminarea transvazării, se închide ventilul de la partea inferioară a reactorului și se oprește pompa de vid.
Se evacuează apoi aerul din autoclavă prin purjare cu azot și hidrogen.
3.4.1.1.3. Hidrogenarea propriu-zisă.
Se introduce hidrogen în reactor până când presiunea ajunge la 90 atm. În tot timpul hidrogenării temperatura se menține la 135- 138 °C. iar presiunea la 80- 120 at. prin admișii discontinue de hidrogen.
Reacția se consideră terminată, când timp de 30 minute, presiunea nu scade mai mult cu 2 at..Amestecul de reacție se răcește treptat, întâi cu apă caldă, apoi cu apă caldă în amestec cu apă rece și în final, cu apă rece, urmărind termometrul, astfel ca diferența de temperatură dintre spațiul interior și manta să nu fie mai mare de 50 °C.
Când temperatura a ajuns la 80 °C, se evacuează treptat presiunea de hidrogen de la 120 atm la 0,5 atm. Se executăapoi o purjare cu azot, dse deschide ventilul de pe reactor, verificând în prealabil dacă cel de pe conducta de umplere este inchis și se transvazează masa de recepție pe un filtru nuce pregătit pentru filtrare.
3.4.1.1.4. Filtrarea amestecului de reacție.
Amestecul de reacție se trece prin filtrul nuce pregătit pentru filtrare.
Soluția de sorbitol se colectează cu ajutorul vidului, în vasul tampon. Spre sfârșitul filtrării, catalizatorulde pe filtru se spală cu apă caldă de 50- 60 °C, pentru îndepărtarea soluției de sorbitol reținută de el.
Turta de catalizator recuperat este descărcată în containere și depozitată sub apă. Ea se servește pentru prepararea porțiilor de catalizator pentru alte șarje de hidrogenare, sau se regenerează cu soluție de NaOH 5%. Când filtrarea are loc încet, amestecul de reacșie se diluează cu apă încălzită în prealabil la 80°C pentru ușurarea filtrării.
Transvazarea soluției de sorbită.
Soluția de sorbită tehnică filtrată și colactată în vasul tampon, se transvazează cu presiune în casele depozit de la instalația de fermentație.
OPERAȚII AUXILIARE
3.4.1.2. Prepararea catalizatorului Ni- Raney.
3.4.1.2.1. Mărunțirea aliajului.
Blocurile turnate de aliaj, se mărunțesc prin așchiere. Plăcile subțiri rămase, se sparg în fragmente mai mici și se sfărâmă cu ajutorul unui concasor cu flăcări, care permite obținerea unor particole cu diametru de 2-3 mm.
3.4.1.2.2. Degradarea aliajului.
Aliajul astfel mărunțit, se degradează cu soluție de hidroxid de sodiu 25,28%, respectându-se proporția: 10 litri soluție hidroxid de sodiu la un kilogram de aliaj Ni-A1.
Din vasul de măsură soluția de hidroxid de sodiu este trecută în vasul de reacție, unde se diluează cu cantitatea necesară de apă până la concentrația cerută (25,28%). Înainte de introducerea primei cantități de aliaj, se face purjarea vasului de reacție cu azot pentru înlăturarea oxigenului. Aliajul se introduce în proporții de circa 2 kg. la intervale de 10 minute, în funcție de spumarea masei de reacție și de temperatură.
În tot timpul reacției se degajă hidrogen care se evacuează în mod continuu prin conducta de evacuare, în exteriorul clădirii.
După ce se termină introducerea aliajului, agitarea masei de reacție continuă până încetează degajarea hidrogenului, indiciu că întreaga cantitate de aluminiu a fost trecută sub formă de aluminat.
Pentru desăvârșirea reacției, se încălzește amestecul de reacție la 55- 60 °C, apoi se dilueazăcu apă și se purjează din nou vasul cu azot.
3.4.1.2.3. Separarea catalizatorului
Conținutul vasului de reacție, se filtrează pe filtru nuce, care reține Ni-Raney. Se are în vedere ca tot timpul filtrării catalizatorul să fie sub stratul de lichid și să nu fie în contact cu aerul pentru a evita otrăvirea și autoaprinderea lui.
În timpul filtrării, catalizatoruș se spală cu apă comună, apoi la sfârșit cu apă distilată până la pH neutru.
Soluția de aluminat de sodiu este colectată în vasul tampon de unde se descarcă la canal.
Catalizatorul umed se aduce pe o sită din VA, cu 400 ochiuri pe cm, în scopul reținerii eventualelor particole ce n-au intrat în reacție. Depozitarea catalizatorului se face în containere din policlorură de vinil sub apă.
3.4.1.2.4. Regenerarea catalizatorului
Catalizatorul uzat, reținut pe filtru nuce se colactează sub apă în contanere, pentru regenerare.
Regenerarea se execută astfel:
pentru un kg de catalizator uzat, umed, se introduce 6 litri soluție de hidroxid de sodiu. Restul operațiilor decurg în mod analog punctului 3.4.1.1.2..
Catalizatorul umed descărcat de pe filtru nuce nu se mai8 aduce pe sită ci se trece direct sub apă.
3.4.1.3. Electroliza apei și obținerea hidrogenului
Cantități încărcate în electrolizor:
apă distilată;
hidroxid de potasiu;
bicromat de potasiu.
Prin electroliza apei, se obține hidrogenul care se utilizează la hidrogenarea catalitică a glucozei. Electroliza are loc în doua electrolizoare bipolare, compuse din 100 de celule, fiecare din ele fiind formată dintr-un anod de nichel și un catod de fier și separate în două compartimente prin intermediul unei diafragme de azbest, impermiabilă pentru gaze, dar de conductibilitate ridicată.
3.4.1.3.1. Pregătirea instalației
Înainte de a pune în funcțiune instalația, se controlează ca vasul de alimentare cu apă distilată să fie plin, iar electrolizoarele să conțină cantitatea necesară de electrolit.
3.4.1.3.2. Electroliza
Înainte de a intra în regim normal de funcționare, electrolizoarele se lasă să funcționeze 30 minute în gol, la intensitate redusă, evacuându-se hidrogenul și oxigenul în atmosferă până la obținerea unei purități a hidrogenului de minim 99,4%. După aceea se ridică presiunea în instalație până ce depășește cu 0,1 atm. pe cea din rezervoarele de hidrogen.
Drumul parcurs de gaze este următorul:
Hidrogenul generat de electrolizoare trece prin separatoare unde se separă de picăturile de electrolit, apoi prin spălătoarele și regulatoarele de presiune, prin primul uscător cu silicagel și se deshidratează complt în al doilea uscător după care este colectat în rezervoare.
Oxigenul dgeneral de electrolizoare, trece prin separatoare unde se separă de picăturile de electrolit, apoi prin spălătoare și regulatoare de presiune, de unde se evacuează în atmosferă.
Un rol forte important îl au regulatoarele de presiune, care asigută egalizarea presiunii hidrogenului și oxigenului prin închiderea supapelor la creșterea nivelului apei și deschiderea lor la scăderea lui.
3.4.1.3.3. Comprimarea hidrogenului
Pentru a putea utiliza hidrogenul la hidrogenarea electrolitică a glucozei, este necesar ca el să fie comprimat la 120- 150 atm. În acest scop, hidrogenul din rezervoare sau direct de la electroliză, trece prin douaă reductoare de presiune, și printr-un vas tampon, iar de aici este admis în compresoare cu o presiune de 200 – 500 mm Hg.
Compresoarele au patru trepte, ultima corespunzând presiunii maxime la care trebuie adus hidrogenul și funcționează discontinuu, în măsura în care este necesară alimentarea autoclavelor de hidrogenare. Gazul comprimat în ultima treaptă este introdus direct în reactor sau este captat în rezervoare.
3.4.2. OXIDAREA PERMENTATIVĂ A SORBITOLULUI
3.4.2.1. Inocularea, obținerea materialului de însămânțare
Procesul biochimic de oxidare al sorbitolului în L- sorboză este rezultatul chimismului bacteriilor acetice cultivate pe un mediu de cultură, la baza căruia stă extractul de porumb. Acest proces de oxidare se face cu ajutorul bacteriei aerobe Acetobacter suboxidans.
Înainte de introducerea mediului de cultură în inloculatoare, întreaga instalație este supusă unui tartament de spălare, verificare a etanșeității, desinfectare și sterilizare, pentru a evita orice posibilitate de infectare a mediului. spălarea constă în umplerea inoculatorului cu apă de la rețea, aceasta urmând să fie încălzită la 100°C timp de 10- 15 minute. Acestă operație se repetă de trei ori și de fieacre dată se prelevă o probă de apă care este dată la analiză.
Odată la 10- 12 zile în vederea îndepărtării resturilor de substanță sau a uleiului de pe peretele inoculatoarelor, acestea se fierb cu o soluție de hidroxid de sodiu 2%. În acest caz, după evacuarea apelor alcaline, instalația se spală cu apă comună până la îndepartarea alcalinității.
Apa introdusă în acest scop se încălzește la 100°C și operația se repetă până la pH-neutru. Instalația în timpul obținerii materialului de însămânțare, trebuie să fie perfect etanșe pentru a nu pierde din aerul tehnologic necesar în timpul operației și pentru a nu se infecta mediul de fermentație.
În cazul în care se constată o infecție în instalație, se spală utilajul cu o soluție de cloramină 1%. După evacuarea apelor cloraminice se spală instalația cu apă de la rețea până la îndepărtarea totală a urmelor de cloramină. Aerul necesar fermentației în inoculator este produs de compresoare și pentru purificarea lui de praf și microfloră, este trecut printr+un filtru cu patru straturi de reținere:
vată sticlă import;
vată sticlă indigenă;
cărbune granulat;
vată sticlă import.
Pentru îndepărtarea microfibrei bacteriene dăunătoare operației, se execută o sterilizare a întregii aparaturi. Operația se execută astfel:
se încălzește filtrul de aer timp de o oră;
se încălzește inoculatorul timp de o oră la 120°C;
se încălzește toate conductele tehnologice timp de 10minute la 120°C .
Toate aceste operații în vederea pregătirii instalației pentru prima fază a procesului tehnologic, trebuiesc executate cu precizie, întrucât de calitatea lor depinde calitatea materialului de însămânțare.
după ce s-au executat aceste operații, se încarcă în inoculator materiile prime necesare obținerii materialului de însămânțare: apă de la rețea, sorbitol, extract de porumb, ulei vegetal. Apoi sub continuă agitare se începe sterilizarea mediului după ce în prealabil s-a verificat pH-ul care tebuie să fie 4,5- 5. Sterilizarea are loc la 120°C timp de 45 minute.
După ce a avut loc sterilizarea mediului și a conductelor tehnologice(10 minute la 120°C) se începe răcirea masei de reacție cu apă în manta. În timpul răcirii, presiunea în inoculator se menține la 105atm. prin prin introducere de aer străin.
Această operație de obținere a mediului de însămânțare este urmată de însămânțarea mediuluide cultură cu inocul preparat în laborator după ce în prealabil s-a recoltato probă de mediu pentru aprecierea sterilității acestuia. Este necesar de a se spacifica că prelevarea probei are loc în condiții speciale pentru a evita infecția mediului la zonaștuțuluide probe, cu floră străină. Pentru aceasta se încercuiește zona stuțului de probe cu vată îmbibată în alcool, iar în timpul prelecării probei se aprinde vata.
În cazul unei analize corespunzătoare se poate trece la însămânțarea mediului de cultură, operație în timpul căreia temperatura mediului nu trebuie să depășească valoarea de 30-32°C . Aceasta este o condiție esențială deoarece la temperatură mai mică dezvoltarea bacteriei Acetobacter Suboxidans se face defectuos, iar peste această temperatură încetează. Când mediul de cultură s-a răcit la 30-32°C se poate începe însămânțarea mediului.
Și în cazul însămânțării trebuiesc respectate anumite condiții pentru prevenirea infectării mediului cu floră străină.
În jurul gurii de însămânțare se fixeză vată imbibată cu alcool căruia i se dă foc. Tot preventiv se șterge capacul cu toate anexele cu alcool și apă fenolată.
Cantitatea de inocul de la laborator cu care se însămânțează mediul de cultură este de 5% față de masa de reacție care trebuie să aibe un grad de oxidare de 70-80 %.
După terminarea însămânțării, se închide ermetic inoculatorul și se reglează în interior o presiune de regim de 2 atm. Sub agitare continuă la temperatura de 30-32°C și presiune , se introduce în inoculator aer steril.
Debitul de introducere a aerului se reglează la valoarea de 0,8 l aer/ l de mediu/ minut cu ajutorul rotametrului instalat pe coloana de aerisire.
În condițiile unei riguroase respactări a parametrilor operația durează 12-14 ore. La sfârșitul operației se analizează o probă de inocul pentru aprecierea gradului de oxidare a masei de reacție. Proba se prelevează de asemeni în condiții sterile. Operația executată în bune condiții duce la un grad de oxidare de minimum 25%. Gradul de oxidare este strâns legat de cantitatea inoculului în laborator și mai laes de timpul de când a fost pregătit. În raport cu acești factori, gradul de oxidare variază între 25-50%. La sfârșitul acestei operații, masa de reacție se tansvazează în fermantatorul intermediar.
3.4.2.2.Fermantația intermediară
Rolul fermentației intermediare constă în pregătirea unei biomase suficiente pentru însămânțarea mediului din cadrul operației de fermentație, de regim. Înainte începerea operației de fermentație intermediară se verifică și se pregătește instalația întocmai ca și în cazul inoculatorului de la prima operație. Cândîntreaga aparatură a fost pregătită conform instrucțiunilor, se încarcă mediul de cultură în fermentatorul intermediar: apă de la rețea, sorbitol, ulei vegetal, extract. Sub continuă agitare, mediul se sterilizează la 120 °C timp de 45 minute. Apoi prin circlația apei reci în mantaua fermentatorului, mediul de cultură se răcește la 30- 32°C. În timpul răcirii se menține în vasul de reacție o presiune de 0,5 atm. prin introducere de aer steril.
Înainte de însămânțare se recoltează o probă din mediu pentru aprecierea sterilității lui și a pH-ului care trebuie să fie 4,5 – 5. În caz contrar se ajustează cu acid acetic. La recoltarea probei se iau aceleași măsuri de flambare circulară cu vată aprinsă a zonei dimprejurul ștuțului de probă. Dacă analiza sterilității mediului permite, se trece la însămânțarea mediului cu inocul.
Oparația se execută prin tarnsvazarea cu presiune a conținutului inoculatorului în fermentatorul intermediar. Este necesară în același timp și sterilizarea conductelor dintre inocul și fermentator, sterilizare care se face prin încălzire timp de 15 minute. Sub continuă agitare și păstrâmând constantă temperatura de 30- 32°C și presiune âa de 2 atm., se trimite aer steril cu un debit de 0,8 l aer/l de mediu/minut, debit reglat cu ajutorul rotametrului montat pe traseul de aerisire al fermentatorului. Timpul necesar operației de fermentație intermediară este de 14 -16 ore. La sfârșitul timpiâului tehnologic se prelevează p probă din masa de reacție pentru stabilirea gradului de oxidare. Operația de fermantație intermediară în condițiile păstrării riguroase a condițiilor impuse de procesul tehnologic, duce la onâbținerea unui grad de oxidare de 50- 70 %. La sfârșitul operației , se obține o biomasă cu un grad de oxidare de 50-70 % care se transvazează în fermentatorul de regim.
3.4.2.3. Fermentația de regim
Pregătirea instalației de fermentație de regim se face identic ca la operațiile anterioare. După executarea operațiilor de pregătire a instalației, se încarcă fermentatorul de regim cu componentele mediului de cultură: apă de la rețea, sorbitol, extract de porumb, ulei vegetal. Mediul de cultură se sterilizează prin încălzire la 120°C timp de 45 minute.
De asemeni pentru distrugerea microflorei microbiene se sterilizează toate conductele tehnologice la 120°C timp de 15 minute. După sterilizare, biomasa se răcește cu apă în manta la 30-32 °C. În timpul răcirii â, presiunea din fermentator se menține la 1,5 atm. Din biomasa răcita se ia o probă pentru verificarea sterilității mediului. Operația de prelevare se execută în aceleași condiții sterile ca și la fazele precedente.
dacă analiza sterilității mediului permite, se trece în continuare la însămânțarea mediului de cultură cu conținutul fermentatorului intermediar și în acest scop se transvazează biomasa din fermentatorul intermediar în cel de regim.
Păstrându-se constantă temperatura biomasei(30-32°C ) și presiunea de 2 atm. se introduce aer steril în cantitate de 0,8 l aer/l mediu/minut. Operația de fermentare durează timp de 32-33 ore. În tot timpul operației se prelevează probe pentru aprecierea gradului de oxidare al sorbitei.
În final, gradul de oxidare trebuie să fie de cel puțin 90%.
3.4.2.4. Concentrarea soluției de sorboză
Soluția de sorboză din vasul de fermentație de regim se descarcă cu presiune intr-un vas depozit, de unde cu ajutorul unei pompe se trimite în vasul decantor. se lasă la decantare 4-6 ore, iar soluția limpede rezultată prin decantare se trimite prin cădere liberă în vasul din care se alimentrâează apoi concentratorul. Temperatura de concentrare se menține în limitele de 43-47 °C cu vidul corespunzător menținerii acestei temperaturi, 0,8-0,9 atm.
Când soluția de sorboză s-a concentrat aproxuâimativ 90%, lucru vizibil prin apariția în masă a cristalelor de sorboză, conținutul concentratorului se descarcă în cristalizor prin cădere liberă. Concentrarea unei șarje de sorboză durează aproximativ 16 ore. În cristalizor șarja este lăsată la răcire liberă timp de 2 ore, după care se introduce solă în mantaua cristalizorului și se răcește șarja la 0°C, timp de 2-3 ore. După ce șarja s-a răcit, se descarcă conținutul cristalizorului pe centrifugă, se lasă să se elimine foarte bine apele mume și se spală apoi cu lo l. alcool recuperat. Centrifugarea durează o oră și treizeci de minute. Apele mume de la 3-5 șarje se trimit cu presiune într-un vas de măsură spre a fi trimise prin cădere liberă într-un alt concentrator și are loc o reconcentrare în aceleași condiții ca mai sus. Durata unei reconcentrări de ape mume este de 3-4 ore. Apoi soluția de sorboză reconcentrată se răcește liber și apoi cu solă la 0°C și se esorează. Apele mume rezultate de la sorboză reconcentrată (cristal II) se aruncă la canal. Spălarea cristalului II se face ca la cristal I. Sorboză rezultată de la centrifugare se usucă într-un uscător cu circulație de aer cald. Durata de uscare este de 8 ore.
3.4.2.5. Obținerea inoculului necesar la însămânțarea mediului de cultură.
Bacteria utilizată la oxidarea sorbitolului în sorboză este Autobacter Suboxidans. Autobacter Suboxidans privită la microscop se prezintă sub formă de bastonașe scurte, izolate, în diplo sau lanțuri. Caracteristic este dispunerea lor în lanțuri paralele sau în grupuri dese. În culturile tinere se observî o ușoară mobilitate a lor. Temperatura optimă pentru dezvoltarea și oxidarea este de 30-32°C. Întreținerea tulpinei de acetobacter suboxidans se face prin treceri din 7 în 7 zile pe mediul de sorboză agarizată.
Mediul conține:
sorbitol;
extract de dorjdie;
agar agar;
apă.
Materialul de însănțare pentru secție se prepară pe mediu lichid în condiții de agitare și trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
să fie steril;
să aibă o culoare bej cu nuanțe verzui;
să aibă morfologia tipică;
randamentul de oxidare să fie la 24 ore de 10- 80 %;
vârsta să fie de 24 ore sau 48 ore.
Mod de lucru:
Pentru oxidarea sorbitolului la sorboză în fază industrială, se utilizează un material de însămânțare pe mediul lichid. Schema obținerii materialului de însămânțare:
îtreținerea tulpinei;
activarea;
prepararea inoculului.
Intreținerea tulpinei.
Tulpina de acetobacter suboxidans se păstrează în tuburi pe mediul solid agarizat. Se întreține prin trecere din 7 în 7 zile pe următorul mediu:
sorbitol;
extract de dorjdie;
agar agar;
apă
pH = 4,5-5 ajustat cu acid acetic.
Prepararea mediului:
Se spală agarul cântărit, de 2-3 ori cu apă de la robinet, apoi se dizolvă în apă, punându-se în autoclav timp de 30 minute la 120°C.
Se dizolvă în puțină apă extractul de drojdie și sorbitol cristalină sau soluție de sorbitol. Se adaugă peste soluție de agar fierbinte și se completează cu apă caldă într+un cilindru gradat. Se repartizează apoi în 10 eprubete cantități aproximativ egale apoi se sterilizează 30 min la 110°C. Se înclină mediul și se lasă să se răcească.
Se inoculează apoi tuburile în boxa sterilă(sub protecția flăcării) cu ansa, luând cultura dezvoltată pe un tub vechi de 7 zile.După inoculare se introduce tuburile în termostat la 30°C, unde se mențin timp de 48 ore. După inoculare tuburile se păstrează la temperatura camerei sau la figider la + 4°C.
Activarea tulpinei
Dintr-un tub cu mediu solid se iau cu ansa germeni și se însămânțează 2 baloane Erlenmyer cu mediu lichid având următoarea compoziție:
sorbitol;
extract de porumb;
extract de drojdie;
apă.
Prepararea mediului se face prin dizolvarea ingredientelor în apă. Se repartizează mediul în baloane Erlenmayere și se sterilizează 30 minute la 120°C. ( o atmosferă).
Pentru inoculare se folosesc baloane pătrate după sterilizare timp de 24 ore la termostat în vederea efectuării controlului de sterilitate. După 43 ore de inoculare, se însămânțează în mod steril cu mediul de cultură din prima trecere ,alte două baloane Erlenmayer.
După 48 ore de inoculare a celei de-a doua treceri se efectuează o a treia trecere în aceleași condiții. Cea de a treia trecere reprezintăcultura activă din care se prepară inoculul.
Prepararea inoculului
Se folosește același mediu întrebuințat la activarea tulpinei. Se repartizează mediul în flacoane care se sterilizează 30 minute la 120°C și se însămânțează în boxa sterilă fiecare flacon cu cultură activă.
Din acest inocul reunit se scoate o probă căreia i se face următoarele controale:
sterilitate. Controlul sterilității se face pe bulion și geloză.
Se inoculează cate un tub de bulion și unul de geloză cu câteva picături de inocul și se lasă la termostat 24-28 ore. După perioada de inoculare, din tuburile cu bulion și geloză inoculate cu probe din mediu, se efectuează controlul miscroscopic de sterilitate. Se recoltează în mod steril cu pipeta sau ansa porțiuni de cultură, se fac preparate microscopice și se examinează la microscop. Cultura trebuie să prezinte aspectul normal de cultură pură de Acetobacter cu morfologia tipică. Mediul pentru efectuarea controlului de sterilitate se prepară în modul următor:
Bulion simplu:
peptonă;
NaCl;
extract de carne;
apă distilată.
Modul de preparare
Se fierbe peptona cu sare și extractul de carne. Se ajustează pH la 7,2- 7,4. Se face precipitarea 30 minute la 120°C. Se filtrează. Se introduce în eprubeta sterilă o anumită cantitate de madiu după care se sterilizează 30 minute la 120°C. Mediul este păstrat la temperatura camerei și utilizat la nevoie:
Geloză simplă:
peptonă;
NaCl;
extract de carne;
agar agar;
apă distilată.
Modul de preparare.
Se fierbe peptona cu sarea și extractul de carne cu o parte din cantitatea de apă distilată. Se ajustează pH-ul 7,2-07,4 și se face precipitarea la 120°C timp de 30minute. În cealaltă porțiune de apă se dizolvă la 120°C. agarul.
Se filtreză prin vată. Se amestecă apoi cu cele doua medii . Se repartizează apoi în tuburi sterile și se aterilizează 30minute la 120°C. se răcesc tuburile înclinate și se păstrează la temperatura camerei.
se face contolul microscopic = lichid bej cu ușoare nuanțe verzui;
se efectuează controlul randamentului de oxidare;
vârsta culturii.
Dacă inoculul întrunește toate calitățile se consideră bun pentru inocularea celor două inoculatoare din secție.
Acetalizarea sorbozei
3.4.3.1. Acetalizarea sorbozei
În vasul de acetalizarea sorbozei se introduce din vasul de măsură cantitatea necesară de acetonă, apoi prin manlocul reactorului se introduce sorboza.
Sub continuă agitare, se introduce în masa de reacție acidul sulfuric, acestă operație de introducerea acidului sulfuric trebuie astfel reglată încât temperatura în interiorul reactorului să nu depășească 12°C. Această temperatură se menține constantă cu ajutorul solei în manta. Se agită masa pentru verificarea acidității mediului.
Introducerea sorbozei se face sub continuăagitare și în cantități mici, pentru a nu da naștere la acumulări de produs pe fundul reactorului de acetalizare.
În condițiile unei introduceri corecte a cantității de acid sulfuric se obține aciditate cuprinsă între 85- 90g/l.
În cazul în care aciditatea este mai mare, se introduce pentru corectare acetonă, iar în caz contrar, acid sulfuric până la aciditatea indicată. Acestă aciditate se controlează din 2 în 2 ore.
La sfârșitul reacției se ia o probă pentru analizarea sorbozei remanente, care nu trebuie să depășească 5 g/l.
În continuare masa de reacție se răcește cu ajutorul solei în manta la 6°C și la acestă temperatură se menține timp de 1,5 ore. Masa de reacție se analizează din nou urmărindu-se sorboza remanentă ce trebuie să fie sub 1- 2 g/l.
3.4.3.2. Neutralizarea
În vasul de neutralizare se aduce soluția de hidroxid de sodiu recuperată de la o fază de purificare a diacetonsorbozei din solușie de hidroxid de soniu de 37,40 %.
Soluția de hidroxid de sodiu necesară trebuie diluată până la un conținut de 14% și răcită la 6°C, temperatură care se menține până în momentul neutralizării.
Peste soluția de hidroxid de sodiu 14% se introduce un fir subțire masa de reacție acetonată. Introducerea masei acetonate terbuie să fie în asa fel făcută pentru ca temperatura să nu crescă mai mult de 5°C iar pH-ul final să nu fei mai mare de 8,3- 8,6 în pezența fenolftaleinei. Neutralizarea masei acetonate trebuie executată în decurs de 2 ore. Spre sfârșitul operației de analizează alcalinitatea masei de reacție care trebuie să fie de 1,5 g/l hidroxid de sodiu.
3.4.3.3. Distilarea acetonei și a produșilor secundari
După analiza alcalinității , masa acetonată se trimite într-un reactor de concentrare confecționat din V2A, unde are loc îndepărtarea acetonei prin distilare. Înainte de transvazare se încălzesc conductele tehnologice pentru a nu da posibilitatea sulfatului de sodiu care se găsește în masa de reacție să cristalizeze și să la obtureze.
La temperatura de 56-58 °C începe distilarea acetonei. Se continua distilarea până la 80 °C, iar condensatulse colectează într-un rezervor prevăzut cu serpentină interioară de răcire și cu 2 condensatoare.
În continuare, masa de reacție se transvazează cu ajutorul pompei centrifugale într+un reactor unde se continuă distilarea sub vid la 85- 90°C, când distilă produșii secundari ce s-au format în timpul reacției de acetonare. Spre sfârșitul operației de distilare se controlează periodic densitatea masei de reacție. Paralel se determină și alcalinitatea masei de reacție care trebuie să fie de 15-20 g/l. În caz contrar se corectează până la valoarea dorită.
Dacă densitatea masei de reacție este mai mică, se continuă distilarea, iar dacă este mai mare, se adaugă apă caldă până la valoarea densității urmărite. În continuare masa de reacție se răcește la 38-40°C și această temperatură se menține la decantare timp de 1,5 ore pentru separarea straturilor.
La suprafață se separă siropul de diacetonsorboză cu urme de monoacetonsorboză. La sfârșitul regimului de 1,5 ore, masa se analizează și se separă.
Densitatea stratului apos alcalin trebuie să fie de 1,25 -1,26, iar conținutul de hidroxid de sodiu de 15-20 g/l. Siropul de diacetonsorboză se purifică de urmele de monoacetonsorboză cu soliție de hidroxid de sodiu 30-40 %.
3.4.3.4. Purificarea siropului de diacetonsorboză
Peste siropul de diacetonsorboză din vasul de reacție , se adaugă cantitatea de apă caldă prescrisă și, sub agitare, se încălzește la 60 grade C. La această temperatură, peste soluția siropului de diacetonsorboză se adaugă cantitatea de hidroxid de sodiu prescrisă și se agită timp de 15 -20 minute, apoi se oprește agitarea și masa de reacție se lasă în repaus 3 ore pentru decantare.
După sfârșitul regimului de 3 ore, soluția de hidroxid de sodiu din stratul inferior se separă și se trimite într-un vas de recuperare. Prin răcire liberă, urmele de diacetonsorboză conținute în soluția de hidroxid de sodiu sunt recuperate.
Siropului de diacetonsorboză rămas în vasul de reacție, i se adaugă apă caldă pentru a fi diluat la un conținut de 20%. Se agită timp de 15-20 minute. După diluare, soluția rezultată se analizează pentru determinarea conținutului în substanță uscată și alcalinitatea.
În final, soluția de diacetonsorboză se transvazează în vasul depozit de unde cu ajutorul pompei se trimite în vasul de măsură.
Produsul obținut conține și urme de monoacetonsorboză în proporție de 1-2% și are aspect siropos de culoare brun închis cu densitate de 1,16 – 1,18. randamentul față de sorboza luată în lucru este de 70,4%.
3.4.3.5. Recuperarea și rectificarea acetonei
Acetona recuperată la faza de acetalizare și colectată într-un rezervor, are un conținut de 70- 85 %. Cu ajutorul pompei se trimite într-un vas de masură, ce alimentează instalația de concentrare. Acetona în această instalație se concentrează la un conținut de 85 – 90 %. După concentrare se trimite în vasul de rectificare.
3.4.4. OXIDAREA CHIMICĂ
3.4.4.1. Obținerea sării de sodiu a acidului diaceton 2- ceto- L- gulonic
Soluția de diacetonsorboză din vasul de măsură, se încarcă în vasul de oxidare.
Peste aceasta se introduce soluția de hidroxid de sodiu 37- 40% până la alcalinitatea de 12-14 g/l și apă de la rețea până la un conținut în substanță uscată de 18-20%.
În continuare se aduce masa de reacție la temperatura de 34°C când începe să se introducă permanganatul de potasiu. Introducerea se face în porțiuni mici și durează 10-12 ore, timp în care temperatura nu trebuie să depășească 36°C. În tot timpul introducerii permanganatului de potasiu, alcalinitatea se menține la 12-14 g/l, spre sfârșitul reacției micșorându-se la 6-8 g/l.
După introducerea ântregii cantități de permanganat de potasiu, masa de reacție se agită timp de 45 minute la temperatura de 34-36 °C pentru perfectarea reacției. La sfârșitul regimului de 45 minute, masa de reacție se analizează pentru stabilirea cantității remanente de diacetonsorboză. Dacă restul de diacetonsorboză neoxidată nu depășeste 1,5-2 g/lși culoarea soluției este violacee, procesul de oxidare poate fi considerat terminat. În caz contrar se recalculează cantitatea de permanganat de potasiu și se adaugă.
În continuare, amestecul de reacție se încălzește treptat sub continuă agitare până la temperatura de 60°C.La această temperatura soluția se menține timp de 45 minute pentru decolorare. Amestecul de reacție care conține sarea de sodiu a acidului diaceton- 2- ceto- 1-gulonic și bioxid de mangan, se traversează cu un curent de aer comprimat în vasul depozit; din aceasta prin cădere liberă se trimite în vasele de filtrare în care se face filtrarea cu ajutorul vidului, a bioxidului de mangan și spalarea lui cu apă. Filtratul se colectează într-un rezervor de unde cu ajutorul unei pompe se trimite în vasele de răcire, precipitare.
3.4.4.2. Obținerea hidratului acidului diaceton 2- ceto-L- gulonic
Operația se execută în reactoarele de precipitare, în număr de două. Soluția de sare de sodiua acidului diaceton 2- ceto-L- gulonic se introduce în reactorul de precipitare și se răcește la temperatura de 0 – 2 °C cu solă în manta.
Precipitarea se realizează la rece cu soluție diluată de acid clorhidric. Acilâdul clorhidric necesar operațiilor de precipitare se aduce de la depozitul central și se descarcă în rezervorul amplasat în afara secției, îngropat. Introducerea acidului în vasul de precipitare se face în fir subțire, până la reacția acidă pe hârtie indicator(pH=1,2-2).
În aceste condiții precipită hidratul acidului diaceton 2-ceto- L- gulonic sub forma unor cristale deculoare albă. Masa de reacție care conține cristalele hidratului acidului diaceton 2-ceto- L- gulonic, se agită în continuare 14 minute, după care apele mume sunt verificate pentru stabilirea gradului de precipitare. Dacă apele mume nu mai conțin sare de Na, neprecipitată operația poate fi considerată terminată. Masa cristalinp împreună cu apele mume este trecută pe centrifugă unde este esorată și spălată până la absența ionului Clși a acidului oxalic. Masa de cristale astfel obținută se trece la uscare în uscător. Randamentul față de diacetonsorboza luată în lucru este de 90%. Hidratul acid cristalizează sub formă de monohidrat și se prezintă sub forma unor cristale de culoare albă, ușor solubile în alcool și eter, solubil în soluție hidroclorică și aproape insolubilă în apă rece.
Enolizare, Lactonizare
Se încarcă în reactorul de enolizare, hidratul acidului diaceton-2-ceto-L-gulonic, cloroformul, alcoolul și în final acidul clorhidric prescris în rețeaua de fabricație. Se încălzește masa de reacție și după 20-30 minute se pornește agitatorul. Încălzirea maestecului continuă timp de 6-8 ore până la temperatura de 58-60°C. La această temperatură, masa de reacție se menține sub agitare continuă timp de 24 ore la o presiune de 0,5 atm. După terminarea regimului, se face analiza pentru determinarea conținutului din masa de reacție, care trebuie să cuprindă minimum 90% acid ascorbic tehnic. Masa enolizată se răcește la 40°C apoi se descarcă în vasele de răcire unde sub agitare, continuă răcirea până la 18-20°C.
La această temperatură, masa de reacție, se centrifughează. După îndepărtarea apelor mume, produsul se spală pe centrifugă de 2 ori cu cloroform și alcool etilic. Atât alcoolul cât și cloroformul folosite la spălare, se răcesc în prealabil la 0°C. După centrifugare, acidul ascorbic tehnic se usucă în uscătorul rotativ la 50-55°C.
Obținerea acidului ascorbic
Purificarea acidului ascorbic tehnic
Se încarcă în reactorul destinat operatii, apă distilată sau apele mume provenite din spălarea cărbunelui de la faza de filtrare a șarjei precedente. Sub continuă agitare se introduce acidul ascorbic tehnic în porțiuni mici. Se ridică temperatura la 65°C. După dizolvarea completă a acidului ascorbic se adaugă cărbunele pastă în cantitatea prescrisă. Amestecul se încălzește repede la 65°C. La această temperatură se fac probe de filtrare la porțiuni mici de soluție pentru aprecierea culorii soluției care trebuie să fie incoloră sau slab gălbuie. În caz contrar, se mai adaugă cărbune și se repetă probele de filtrare până se ajunge la culoarea dorită a soluției. Operațiile de dizolvare și de decolorare trebuie să fie executate rapid. Prelungirea timpului de execuție duce la scăderi de randamente și alterarea calității produsului finit.
În continuare, soluția se filtrează sub presiune. Primele porțiuni filtrate se recirculă pentru a culege numai lichid limpede și lipsit de urme de cărbune. Lichidul din filtru în timpul operației de filtrare se menține cald la temperatura de 65°C, iar presiunea să nu depasească 1,5-2 atm pentru a preântâmpina cristalizarea pe filtru sau pe trasee.
După filtrarea întregii mase, cărbunele rămas pe filtru se spală cu apă distilată caldă pentru recuperarea acidului ascorbic adsorbit. Aceste ape de spălare se vor recircula la faza de dizolvare- filtrare. Soluția obținută de la filtrare se înmagazinează în cristalizoare unde are loc oparația de cristalizare. Urmează apoi operația de răcire a masei filtrante, aceasta făcându-se în trepte. La început soluția se răcește de la 45°C la 20°C, se răcește cu sola timp de 24 ore , iar apoi timp de 2 ore sub continuă agitare se scade temperatura masei tot cu solă de la 20°C la 0°C. La temperatura de 0°C, masa de reacție se menține la acest regim sub agitare timp de 2 ore. După cele 2 ore de agitare, operația de cristalizare poate fi terminată și masa cristalizată se poate centrifuga. După esorare , are loc spălarea cu apă distilată răcită la 0°C, după care se mai spală cu alcool răcit și el la 0°C. Spălarea cu alcool e necesară pentru îndepărtarea substanțelor organice. După spălare se face analiza substanțelor organice. În caz că proba analizată prezintă urme de substanțe organice oparația de spălare cu alcool continuă până ce rezultatele probei analitice sunt pozitive.
Apele mume obținute din esorarea masei cristalizate, precum și apele hidroalcoolice se introduc într-un rezervor. Masa de cristale umedă, scoasă din centrifugă se usucă în uscătorul tip dulap în vid. Temperatura de uscare de 45°C, iar vidul necesar 0,6-0,7 atm. După uscare cristalele de acid ascorbic se situează. acidul ascorbic obținut are un conținut de minim99%. Apele mume recuperate după cum am vazut conțin o cantitate de acid ascorbic ce trebuie recuperat și care se numește cristal II. Se aduc apele mume într-un vas de purificare , unde se tratează cu ărbune pentru decolorare. Se filtrază printr-un filtru cu presiune după care sunt trimise în doua vase de măsură din sticlă. Concentrarea se face într-un concentrator rapid prevăzut cu 4 fierbătoare la un vid de 0,99 atm și temperatura de 35°C. Masa concentrată se descarcă în cristalizor unde se răcește în mod natural timp de 6 ore sub agitare. În continuare se răcește cu solă până la temperatura de 0°C, după care se mneține la această temperatură tipm de 2 ore, se centrifughează și se spală de 2 ori cu paă rece iar apoi tot de 2 ori cu alcool. Cristalele esorate sunt uscate la uscător și apoi date prin sită.
Vitamina C, cristale II, are aspect microcristalin, culoare alb-gălbuie și un conținut de minim 99 %. Apele mume provenite de la centrifugarea cristalului II și aple de spălare, se colectează împreună u palele mume I și se prelucrează concomitent. Apele alcoolice se folosesc la spălarea sorbozei.
Cristalul III se recristalizează după același mod ca și acidul ascorbic tehnic. Apele mume III constituie deșeu de fabricație și se trimit la canal. În cazul în care apele mume I nu pot fi prelucrate imediat pot fi inmagazinate pentru o erioadă, adăugânduli-se bioxid de sulf drept conservant.
Din cauza incompatibilității vitaminei C cu oxigenul din aer(grupa enolică trece în grupa cetonică) toate transvazările la această fază se vor face cu presiune de azot sau gaz inert.
3.6. NORMELE REGIMULUI DE FABRICATȚIE
3.7. NORME DE TEHNICA SECURITĂȚII ȘI PROTECȚIEI MUNCII
La procesul tehnologic de fabricare al acidului ascorbic se folosesc unele substanțe nocive sau inflamabile. Din această cauză se vor lua toate măsurile de precauție la manipularea acestor substanțe.
Acetona
Lichid incolor, volatil, inflamabil, provoacă iritarea căilor respiratorii. În cazul intoxicațiilor cronice sunt provocate conjunctivite.
Aparatele trebuie să fie perfect etanșe.
În cazul accidentării, victima este transpotată imediat la postul de control medical.
Cloroform
Lichid volatil, incolor. Este un narcotic cu o acțiune toxică asupra organelor interne.În cazul concentrației mărite de cloroform se observă o stare de agitare, excitare a mucoaselor și o stare narcorică care provoacă o modificare pronunțată a metabolismului, tulburări ale aparatului digestiv, cardiace, dermatite.
În cadrul operațiilor cu cloroform, aparatele trebuie să fie perfect etanșe. Ele trebuiesc executate sub o ventilație susținută.
Acid sulfuric
Lichid cu greutate specifică 1,84. Provoacă arsuri greu vindecabile. În caz de accidentare, se șterge locul atins cu o pânză uscată și apoi se spală cu apă și cu soluție de bicarbonat de sodiu. Operațiile vor fi executate cu întreg echipamentul de protecție: ochelari, mănuși, șorț, cizme de cauciuc.
Acid clorhidric
Lichid cu densitate de 1,16 care în contact cu aerul, degajă vapori de acid clorhidric.
Irită căile respiratorii superioare. Provoacă arsuri în contact cu pielea. În caz de contact cu pielea, se face o spălare cu apă a locului atins, apoi cu o soluție de bicarbonat de sodiu. Manipulările de acid clorhidric se fac cu întreg echipamentul de protecție: ochelari, mănuși, sorț și cizme de cauciuc.
Hidroxid de sodiu
Substanță solidă sau soluție în concentrație de 37-42%. În contact cu pielea provoacă arsuri. În cazul în care pielea a fost atinsă, se spală locul respectiv cu multă apă, apoi cu o soluție de acid boric, citric sau acetic.
Manipularea soluției de hidroxid de sodiu se va executa obligatoriu cu ochelari de protecție, mănuși, șorț și cizme de cauciuc.
3.8. DEȘEURI DE FABRICAȚIE
CONTROLUL FABRICAȚIEI
3.10 Reacții de identificare și determinare cantitativă
Reacții de identificare:
0,1 g substață se dizolvă în 2 ml apă și se adaugă 0,5 ml azotat de argint, se formează un precipitat cenușiu.
0,02 g. substanță, se dizolvă în 2 ml. apă, se adaugă 4 picături de nitroprusiat de sodiu și 3 picături de hidroxid de sodiu 10%; apare o colorație galbenă verzuie; se adaugă 6 picături de acid acetic diluat; colorația trece în albastră-verzuie.
Determinare cantitativă:
0,1500 g substanță se dizolvă în 15 ml. apă proaspăt fiartă și răcită; se adugă 5 ml. acid sulfuric diluat și se titrează cu iod 0,1 N până la colorația albastră perdistentă( indicator amidon)
1 ml iod 0,1 N corespunde la 0,008806 g CHO. Acidul ascorbic trebuie să conțină cel puțin 99% CHO.
CONCLUZII
În lucrarea de față am căutat să fac un studiu critic al unor metode de sinteză al acidului L- ascorbic (Vitamina C) mai des utilizate și, să prezint procesul tehnologic defabricare al acestui produs, pe care l-am studiat ăn cadrul efectuării lucrării de diplomă la Uzina de Medicamente București.
Ăn introducere, am arătat importanța vitaminei C pentru terapia modernă și, în continuare am prezentat diferitele metode de sinteză ale acesteia, întâlnite în literatura de spacialitate și mai interesante din punct de vedere practic.
Din bibliografia cercetată, din experiența pe care mi-am însușit-o la locul de producție și cu ajutorul noțiunilor teoretice pe care le-am căpatat(le-am însușit) în cadrul disciplinei de Industia medicamentelor, am constatat că la noi în țară, pentru prepararea vitaminei C a fost aleasă metoda de sinteză care folosește cât mai multe materii prime indigene, o aparatură cât mai simplă, o durată de lucru minimă și un randament maxim.
Sinteza vitaminei C cuprinde următoarele faze principale:
– hidrogenarea catalitică a D-gluvozei în D-sorbitol; în această fază este necesară o aparatură specială care să reziste la presiunea de lucru, o stație pentru prepararea și regenerarea catalizatorului și, o aparatură pentru electroliza apei.
La prepararea catalizatorului am constatat că trebuie să se țină seama de următoarele:
impuritățile întâmplătoare care ar acționa ca otrăvuri sau activatori duc la obținerea unui catalizator necorespunzător și provoacă perturbații în procesul de producție;
în timpul procesului de fabricație, catalizatorul trebuie ferit de impurificările întâmplătoare( de exemplu HS din atmosferă) sau de cele sistematice( coreziunea aparaturii);
catalizatorii care se dopozitează sau se transportă trebuiesc păstrați în limita posibilităților sub forma lor cea mai stabilă, iar ambalajul în care se păstrează catalizatorul nu trebuie sa-l impurifice.
Depozitarea catalizatorului se face în conteinere din policlorură de vinil, sub apă.
În tot timpul desfășurării procesului de hidrogenare catalitică a glucozei, temperatura se menține la 135-138°C, iar presiunea la 80-120 atm. prin admisii discontinue de hidrogen.
2. – în acestă fază are loc oxidarea pe cale biochimică a D-sorbitolului în L-sorboză, în prezența bacteriei acetice, Acetobacter Suboxidans. Operația se realizează în fermentatoare speciale, prevăzute cu dispozitive de agitare și insuflare de aer.
Înainte de introdecerea mediului de cultură în inoculatoare, întreaga instalație este supusă unui tratament de spălare, verificare a etanșeității, dezinfectare, și sterilizare, pentru a evita orice posibilitate de infectare a mediului.
Mediul de însămânțare se obține cu apă de la rețea, sorbitol, extract de porumb și ulei vegetal; se sterilizează timp de 45 min la 120°C, după ce în prealabil s-a verificat pH-ul, care trebuie să fie 4,5-5.
Urmează însămânțarea mediului de cultură cu inocul preparat în laborator după ce s-a recoltat o probă de mediu și s-a verificat sterilitatea acestuia. Operația de oxidare durează circa 32-33 ore și gradul de oxidare final trebuie să fie cel puțin 90%.
Sorboza se obține prin concentrarea soluției, operație care durează aproximativ 16 ore.
Pentru realizarea în condiții optime a procesului biochimic de oxidare a D-sorbitolului în L-sorboză, o importanță deosebită o prezintă pregătirea inoculului; se folosesc numai tulpini tinere care sunt mai viguroase și acționează energic.
3. – în cadrul fazei de acetalizare a sorbozei, pentru protejarea grupărilor oxidrilice din molecula sorbozei, se folosește acetona în mediu acid. Această operație este urmată de o neutralizare cu soluție de hidroxid de sodiu 37-40 %; temperatura nu trebuie să depășească 3° C, iar pH-ul să nu fie mai mare de 8,3 -8,6.
După distilarea acetonei, în masa de reacșie se separă la suprafață siropul de âdiacetonsorboză cu urme de monoacetonsorboză, iar în stratul inferior soluția de monoacetonsorboză. siropul de diacetonsorboză va fi purificat cu soluție de hidroxid de sodiula temperatura de 60° C și sub un regim de agitare timp de 15-20 minute, după care se lasă la decantat.
În stratul superior se separă diacetonsorboza.
4. – oxidarea chimică a diaceton sorbozei în acid 2 ceto-L-gulonic are loc un permanganat mde potasiu. Adăugarea permanganatului de potasiu în masa de reacție se face treptat și sub continuă agitare; Operația durează 10-12 ore, iar temperatura nu trebuie să depășească 36°C.
La sfârșitul reacției, bioxidul de mangan se separă prin filtrare, rămânând pe filtru, iar în soluție se găsește sarea de sodiu a acidului diaceton 2-ceto-L-gulonic care trece înfiltrat. În cadrul celei de a 4-a fază, se obține sși hidratul acidului diaceton 2-ceto-L-gulonic, cu soluție diluată de acid clorhidric, la temperatura de 0-2°C și pH = 1,2-2.
5. – enolizarea și lactonizarea acidului 2-ceto-L-gulonic în acid L-ascorbic se efectuează cu acid clorhidric în cloroform- alcool etilic. În acestă fază se impune o temperatură de 58-60 °C, agitare continuă timp de 24 ore și o presiune de 0,5 atm. În final se face o purificare cu cărbune la temperatura de 65°C. Se face o filtrare la presiunea de 1,2-2 atm. și la cald, pentru a impiedica cristalizarea pe filtru.
Procesul rezultat se centrifughează, se usucă la temperatura de 45°C în uscător tip dulap, după care acidul ascorbic se situează. Acidul ascorbic are un conținut de minim 99%.
Aparatura necesară acestui proces tehnologic este confecționată din OL 38 și în cea mai mare parte din VA , deoarece oxidrilii monozaharidelor au tendința de a forma complecși cu metalele. O preparare deosebită în afară de atngerea ramdamentelor, o constituie evitarea pierderilor prin recuperarea materiilor prime și intermediarilor de sinteză, cât și respectarea normelor de tehnica securității și protecției muncii pentru salariați ți aparatură.
De exemplu în cadrul procesului tahnologic de față, bioxidul de mangan recuperat, este folosit pentru unele sinteze anorganice; de asemeni mai sunt recuperate hidroxidul de sodiu, acetină, dicloretan, etc., ceea ce duce la scăderea prețului de cost- o grijă deosebită a intregului colectiv din fabrică. O preocupare permanantă și foarte importantă, o constituie manipularea și folosirea substanțelor inflamabile, întrucât în acest proces se întrebuințează cantități mari de solvenți. Pentru evitarea exploziilor, este exercitat un control permanent și susținut al presiunii.
Cunoscând în amănunșime din punct de vedere teoretic și practic procesul industrial de fabricare al vitaminei C la U.M.B., îmi permit să fac următoarele propuneri de întrebuințare:
la faza a I-a unde are loc hidrogenarea catalitică a D-glucozei în D- sorbitol, ar trebui să se folosească ca materie primă, o glucoză pură( fără manită) pentru o mărire a randamentului.
consider că ar fi necesar să se facă o purificare mi avansată a L-sorbozei în cadrul fazei a II-a a procesului tehnologic, cu ajutorul schimbărilor de ioni, pentru a introduce în procesul următor de oxidare, un produs pur.
în faza den acetalizare a sorbozei, să se evite formarea monoacetonsorbozei, care împiedică separarea discetonsorbozei și duce la micșorarea randamentului în acest produs.
consider că ar fi necesar să se purifice acidul L-ascorbic cu ajutorul schimbătorilor de ioni, așa cum literatura de specialitate indică ca o metodă care duce la bune rezultate.
În urma efectuării acestei lucrări de diplomă, în afară de faptul că mi-am verificat noțiunile teoretice, mi-am însușit și o serie de noțiuni practice și am putut să cunosc în realitate o serie de operațiuni mecanice, fizice și chimice care duc la prepararea unui medicament.
În afară de aprofundarea procedeelor tehnologice, am cunoscut disciplina din fabrică, preocupările operatorilor chimiști, farmaciștilor și chimiștilor de a mări permanent randamentul, de a micșora prețul de cost și de a îmbunătății necontenit metodele de lucru pentru a pune pe piață un medicamnt de calitate cât mai bun și mai ieftin.
În lucrarea de faîă, m+am străduit să fac un studiu complet al procesului de fabricare a vitaminei C, punând în aplicare toate cunoștințele mele teoretice dobândite în facultate.
BIBLIOGRAFIE
Olteanu D., Zota V. : Chimie farmaceutică, Ed. Medicală, București, 1960, 616
Istrătescu G.L. : Lucrare de dizertație, București, 1965
Cionca E. : Curs de chimie farmaceutică, manuscris, 1970 – 1971.
Deviatnin V.A. : Vitamina, Moscova, 1948, 146
Goodman S.L., Gilman A. : Bazele farmacologice ale terapeuticii, ed. a II-a, traducere, Ed. Medicală, București, 1960, 1424.
Căpâlna S. : Biochimie dinamică, Ed. Medicală, București, 1971, 155
Manta I. : Biochimie Medicală, Ed. Didactică și Pedagocică, București, 1968, 166
Soru E. : Biochimie medicală, vol. I., Ed. a II-a, 1959, 585
Dobrescu D. : Farmacodinamie, 1970, 540
Nenitescu C. D. : Tratat elementar de chimie organică, Ed. Tehnică, Bucuraști, 1958, 257
Chiosa L., Neuman M. : Vitamine și antivitamine, Ed. Medical, București, 1955, 413
Chiorănescu E. : Medicamente de sinteză, ed. a II-a București, 1966, 450
Manolescu M. : Curs de farmacologie, București, 1969, 312
Gheorghiu P., Stroescu V. : Elemente de farmacologie aplicată, ed. Medicală, București, 1965, 330
––––- : Produse farmaceutice românești, ed. Medicală, București, 1970, 734.
Lebeanu P., Janot M..M. : Trataté de pharmacie chimique, 1955- 1956, 2033
Reichstein G. și colab : Helv. Chim. Acta, 1933, 16, 561, 1019
Reichstein G. și colab : Helv. Chim. Acta, 1934, 17, 510
Howorth H. și colab : J. Chen. Soc, 1933,1419
Howorth H. și colab : J. Chen. Soc, 1934,62, 1192
––––– : Tehnologia produselor de sinteză și extractelor organice, ed. de Stat Didactică și Pedagogică, București, 1961, 228
Drimus I., Spiliadis A., Stoica R. : Produse fundamentale în industria organică de sinteză vol II., ed. Tehnologică, București, 1964, 164
Grogins P. A. : Unit processis in organic syntesis, ed. a V –a New York, 1958, 560
Bose Ray : C. A. 1951, 45, 4377
Szewczyk și colab : C. A. , 1953, 47, 3235
–––––- : Br. Fr. 694424, Chem. Zentr., 1931, I., 1982
Olteanu D. : Curs de Industria medicamentelor manuscris, 1971 – 1972
Burger A. : Medicinal Chemistry 1951, 435
Frederick G. S. : C. A., 1961, 55, 17764 c
Tsoo E. K. , Vernon H.C. : J. Biol. Chem., 1957, 224, 579 -90, C. A. 1957, 51, 8207 c
Tsoo E. K. , Vernon H.C. : Biochem. J., 1958, 68, 31 P; -32 P; C. A., 53, 461 a
Muneo A., Sakamoko J., Tomoko S. : Nippon Nôgei Kagaku Kaishi, 1956, 30, C. A., 1958, 52, 17388 a
Toshimbu A., Hamzoshi M., Zncashi K. : Nippon Nôgei Kagaku Kaishi, 1957, 31, 225- 9; C. A., 1959, 53, 20267 f
––––––– : Br. am. 2121533, Chem. Zentr., 1938 II., 3622
Tsoo E. K. , Vernon H.C : J. Biol. Chem. 1956, 220, 177- 91, C. A. 1958, 50, 10834 c
Tsoo E. K. , Vernon H.C : Biochim. and Biophys Acta, 1954, 14, 108- 16, C. A. 1954, 48, 9464, 10128 b
Uins G. H., Tsoo E. K., Vernon H. C. : J. Biol. Chem. 1955, 214, 11- 26, C. A. 1955, 49, 4741 e
Tsoo E. K. , Vernon H.C : J. Biol. Chem. 1955, 214, 1-9
Tsoo E. K. , Vernon H.C : J. Biol. Chem. 1957, 224, 323- 9
Hoffman la Roche : Br. Fr. 780055; Chem. Zentr. I., 1936, 382
––––––– : Chemokomplex (Hungarian) Trading company of Machines and equipents for the chemical industry, ed. a II- a, 1968, 11
Reichstein G, Grüssner. : Helv. Chim. Acta, 1934, 17, 311.
Freinberg R., Caputto R. : C.A. 1960, 55, 14544.
––––––– : Br. am. 2129317, Chem. Zentr., 1938, II 3718
strukov, Kapilova : Chem. Abstr. 1950, 44, 8327
Herve D. : Information Chimie, 1971, nr. 96, 63-68
Grigorashvili E., Zolotarev N. S. : C. A. 1971,75, 26, 154962 a, Khim. Farm. Zh.1971, 5, 50- 52
––––––– : The Merk index of chemnicals and drugs, ed. a VII – a, 190, 106
––––––– : Farmacopeea Română, ed. a VIII –a, 1965, 41
Balanscu Gr. : Dicționar de chimie, 1964
––––––– : Norme de tahnica securității și protecției muncii, la fabricarea medicamentelor și reactivilor, Ministrul Industriei petrolului și chimiei, 1964
––––––– : Norme departamentale de protecția muncii, Ministrul Industriei Chimice, 1968.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Importanta Vitaminei C Pentru Terapia Moderna (ID: 155413)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.