Процессы растворения
Растворение — физико-химический процесс, протекающий между твердой и жидкой фазами и характеризующийся переходами твердого вещества в раствор. Растворенным веществом считается тот из компонентов, который при обычных условиях находится в агрегатном состоянии, отличном от агрегатного состояния растворителя.В практике химико-фармацевтических фабрик, заводов, аптечных производств растворение - самый распространенный способ обработки сырья, полупродуктов, получения готовой продукции [20,21]. В заводских условиях, а также в крупных аптечных учреждениях этим способом получают различные водные, спиртоводные, масляные растворы кристаллических веществ, растворы сухих и густых экстрактов, спирты, ароматные воды, растворы коллоидов, других высокомолекулярных соединений (ВМС).
Процесс растворения, завершающийся исчезновением твердой фазы, существенно отличается от процесса экстрагирования, хотя и для него характерен перенос извлекаемых веществ из пористого материала в растворитель.
При воздействии на процесс растворения ультразвуком с большой интенсивностью в жидкой среде возникают знакопеременное звуковое давление, способствующее проникновению жидкости в трещины и капилляры растворяемого вещества, а также быстрые течения: звуковой ветер, кавитация. Интенсификация процесса растворения, а равно и коэффициент диффузии зависят от значений амплитуды и частоты вынужденных колебаний жидкости. Для растворения полидисперсных взвесей лекарственных веществ, имеющих различные линейные размеры частиц, наиболее эффективно использовать импульсные широкополосные колебания, т.е. колебания большой интенсивности.
При воздействии на среду ультразвука уменьшается динамическая вязкость полярных жидкостей; микротрещины и поры, имеющиеся в твердой фазе, разветвляются, увеличиваются их размеры и глубина. Рассматривая гидродинамику среды в одиночном капилляре (трещине), можно различить три зоны: с турбулентным движением жидкости, с вязким подслоем и с диффузионным подслоем. У кромки открытой микротрещины при интенсивном движении жидкости происходят турбулизация микропотоков, а затем и срыв вихрей. Здесь процесс растворения твердой фазы лимитируется коэффициентом турбулентной диффузии. Поступающие из первой во вторую зону турбулентные пульсации осуществляют перенос основной массы растворяемого вещества. В третьей зоне массообмен обусловлен хаотическим молекулярным движением. Продольные и поперечные размеры микротрещин являются важным фактором в процессе растворения. При возникновении ультразвукового переменного давления (±5х105Па) в жидкости, находящейся в трещине, создаются колебательные тангенциальные смещения микрообъемов растворителя вдоль стенок, которые переходят в однонаправленное движение раствора. Молекулярная диффузия практически сменяется достаточно быстрым конвективным массопереносом.
Таким образом, при использовании ультразвука как средства интенсификации процесса растворения существенное значение имеют микропульсации растворителя, в особенности если длина волны равна или меньше размера твердой частицы или же линейных размеров микротрещин, пор, капилляров.
Данные свидетельствуют о том, что ультразвук на два порядка ускоряет стадию растворения растворимых веществ, в 10—30 раз – трудно и медленнорастворимых препаратов, в 3—5 раз — малорастворимых. С помощью ультразвука при обычной температуре 0-25 °С) увеличивается предел растворимости в диапазоне трудно и практически нерастворимых веществ, причем концентрация насыщения может превышать известные константы в 5—30 раз.
