Upload
mirsad-krajsnik
View
63
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
1/101
11
StabilnostStabilnostStabilnostStabilnost iiii koagulacijakoagulacijakoagulacijakoagulacija koloidnih rastvorakoloidnih rastvorakoloidnih rastvorakoloidnih rastvora
Docent dr Nataa Peji
Stabilna emulzija Nestabilna emulzija
Razdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzijaRazdvajanje disperzija
22
Stabilnost koloidnoStabilnost koloidnoStabilnost koloidnoStabilnost koloidno----duisperznih sistemaduisperznih sistemaduisperznih sistemaduisperznih sistema Koagulacija koloidnoKoagulacija koloidnoKoagulacija koloidnoKoagulacija koloidno----disperznih sistemadisperznih sistemadisperznih sistemadisperznih sistema Stabilnost disperzijaStabilnost disperzijaStabilnost disperzijaStabilnost disperzija primena u farmacijiprimena u farmacijiprimena u farmacijiprimena u farmaciji
RazdvajanjeRazdvajanjeRazdvajanjeRazdvajanje disperzijadisperzijadisperzijadisperzija
I
Z
V
O
D
33
STABILNI I NESTABILNI SISTEMI
Stabilnost koloida vrlo vana u :farmaceutskoj industrijiindustriji boja i pigmenata, itd.
Stabilnost koloida vrlo vana u :farmaceutskoj industrijiindustriji boja i pigmenata, itd.
flokulacijaesticaflokulacijaestica koagulacijaesticakoagulacijaestica
Brzo taloenje visoki talog
Meanje resuspendovanje estica
Labavo
adherovana masa
Jaka adhezija
Agregatgustog oblika
AgregacijaesticaAgregacijaestica
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
2/102
44
STABILNOST
Etanol + voda(meljivi)
Etanol + voda(meljivi)
Ulje + voda(nemeljivi)
U koloidnoj hemiji:U koloidnoj hemiji:U koloidnoj hemiji:
1. Mea se nemeljivo1. Me1. Mea se nemea se nemeljivoljivo koloidna disperzijakoloidna disperzijakoloidna disperzija
2. Odrati desperziju u poetnom disperznom stanju2. Odr2. Odrati desperziju u poati desperziju u poetnom disperznom stanjuetnom disperznom stanju koloidna stabilnostkoloidna stabilnostkoloidna stabilnost
55
STABILNOST
meanje je spontano termodinamika stabilnost
osobine ne zavise od naina pripreme
1
2
1+2
RASTVORRASTVOR
DISPERZIJADISPERZIJA
meanje nije spontano (potrebna E)
termodinamika nestabilnost (potreban stabilizator)
osobine izrazito zavise od naina pripreme posebne procedure za pripremu disperzija
ili
66
STABILNOST/NESTABILNOST
SUSPENZIJASUSPENZIJASUSPENZIJA EMULZIJAEMULZIJAEMULZIJA
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
3/103
77
TERMODINAMIKA STABILNOST i NESTABILNOST
Rastvor: termodinamiki stabilanRastvor: termodinamiki stabilan
Disperzija: termodinamiki nestabilnaDisperzija: termodinamiki nestabilna
agregacija esticaagregacija estica
aliKINETIKI stabilna
aliKINETIKI stabilna
pri sudarima izmeu koloidnih estica, deluju odbojne sile mnogo jae odprivlanih
NE DOLAZI DO SPAJANJA I UKRUPNJAVANJAESTICANE DOLAZI DO SPAJANJA I UKRUPNJAVANJA ESTICA
88
STABILNOST KOLOIDNIH SISTEMA
solvatacija (postojanje solvatnog omotaa) naelektrisanje
STABILNI
liofilni (skrob, proteini, micelarni) naelektrisani hidrofobni
NESTABILNI
nenaelektrisani liofobni
9
LIOFILNI LIOFOBNI NAELEKTRISANI
Stabilnost povezana sa potencijalom
Micelarni koloidi:
(solvatisane i naelektrisane micele)
Belanevine:
Stabilnost zavisi od naelektrisanja (pH)
Neke su stabilne i na pI (elatin)
Nema solvatnog omotaa naelektrisanje
Stabilnost lako se remeti (dodatak elektrolita)Za stabilizaciju dodatak zatitnih koloida
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
4/104
10
NENAELEKTRISANI LIOFOBNINESTABILNI
Nestabilnost (u zavisnosti od veliine estica):
Disperzijeinenaelektrisaniliofobnikoloidi
Disperzijeinenaelektrisaniliofobnikoloidi
Disperzijeinenaelektrisaniliofobnikoloidi
SedimentacionaSedimentaciona
velike esticeestice se taloe ili mogu da
isplivaju na povrinu (vearazlika u DF i DS)
Reenje:
usitniti estice smanjiti razliku u DF i DS poveati DS (npr. dodatiglicerin za vodenu DS)
AgregacionaAgregaciona
male estice imaju veliku povrinsku E agregiraju i grade agregatemanje slobodne povrine
1111
KOAGULACIJA KOLOIDNIH SISTEMA
Flokule agregati koloidnih estica
izmeu kojih postoji privremen kontakt obrazuju otvorene agregate
Flokule agregati koloidnih estica
izmeu kojih postoji privremen kontakt obrazuju otvorene agregate
Agregat u kome su esticeu trajnom kontaktu
Koagulacija agregat se menja umnogo gui oblik
Agregat u kome su esticeu trajnom kontaktu
Koagulacija agregat se menja umnogo gui oblik
agregatiagregati
Zbog promene sastava sistema ili TZbog promene sastava sistema ili T
Prvi stupanj svake koagulacije je AGREGACIJASpontana (starenje) ili izazvana (hemijska, termika, mehanika ili elektrina
Prvi stupanj svake koagulacije je AGREGACIJASpontana (starenje) ili izazvana (hemijska, termika, mehanika ili elektrina
1212
KOAGULACIJA LIOFILNIH KOLOIDA
Potrebno je da se desolvatizuju i razelektriuPotrebno je da se desolvatizuju i razelektriu
vvelikom koliinom elektrolita (isoljavanje) - NAJEE dodatkom nerastvaraa (etanol, aceton, dietil-etar)
uzajamnom koagulacijom dodatkom PAM
SlFe(OH)3
SlFe(OH)3
DodatakAl2(SO4)3
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
5/105
1313
ISOLJAVANJE (dodatak soli)
Mehanizam: smanjenje , pogoranje osobinarastvaraa i desolvatacijaProces je reverzibilan: talog se rastvaranjemprevodi u koloidni rastvor
Isoljavanje belanevina (anjoni, T i jonska jaina)Mo koagulacije: citrat najveu, ferocijanat najmanjuamonijum-sulfat (pH u podruju pI)Frakcionisanje proteina krvne plazme
NERASTVARA (alkoholi) pogorava osobine rastvaraa
(smanjuje solvataciju i rastvorljivost) za izdvajanje proteina iz smee: etanol
(optimizacija: izbor konc. nerastvaraa,
pH rastvora, jonska jaina, T i c proteina)
UZAJAMNA KOAGULACIJAhidrofilnom koloidu se dodaje drugi koji:
ima isto, ali suprotno naelektrisanje od prvog uslov je da su u odsustvu naelektrisanja slabo solvatizovani
tanin je koagulant za hidrofilne makromolekule ( kolagen, elatin, albumin, itd.) PEG koagulant razliitih proteina (za preiavanje bioloki aktivnih proteina)
1414
DODATAK PAM
Anjonska PAM na pH
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
6/106
1616
DODATAK ELEKTROLITA
5 mV do 5 mV 5 mV do 5 mV5 mV do 5 mV
Dodavanjem jona suprotnog naelektrisanja od koloidne estice
Prag koagulacije (cK) min. c elektrolita koja izaziva precipitaciju
Koagulaciona mo: 1/cK (zavisi od valentnosti jona koji izazivaju koagulaciju)
jaka koagulacija:jjakaaka koagulacijakoagulacija::
1717
UZAJAMNA KOAGULACIJA
Pozitivan sl Al(OH)3 + negativan sl As2S3Uslov: naelektrisanje estica 2 sla moraju biti jednaka
Primena:Preiavanje vode za:
pie javnu upotrebu
upotrebu u farmaciji (dobijanje sterilnih farmaceutskih preparata))
1818
UZAJAMNA KOAGULACIJA
Primena koagulacije: preiavanje vodePrimena koagulacije: preiavanje vode
Al2(SO4)3
Al3+(aq)+SO42(aq)+Ca2+(aq)+3HCO3(aq)Al(OH)3(s)+Ca(SO4)(s) + 3CO2(g)
KoagulantKoagulant formiraformiraprecipitat iprecipitat ihvatahvata neneistoistoee
SedimentiranjeSedimentiranjeprecipitataprecipitata iineneistoistoaa
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
7/107
1919
Stabilnost disperzija - primena u farmaciji
Nestabilnost suspenzija i emulzija: aglomeracija prvobitno dispergovanih esticaNestabilnost suspenzija i emulzija: aglomeracija prvobitno dispeNestabilnost suspenzija i emulzija: aglomeracija prvobitno dispergovanihrgovanih esticaestica
Zadatak tehnologa da napravi:
stabilne disperzije disperzije koje se lako redisperguju (ako su se faze
odvojile)
Zadatak tehnologa da napravi:Zadatak tehnologa da napravi:
stabilne disperzijestabilne disperzije
disperzije koje se lako redisperguju (ako su se fazedisperzije koje se lako redisperguju (ako su se faze
odvojile)odvojile)
Suspenzije lekova nerastvorljive u vodi
stabilnost se poveava usitnjavanjem estica ili sredine(dodatak prirodne sluzi))
ipak, stvara se talog
zadatak: da li se talog moe redispergovati
Suspenzije lekova nerastvorljive u vodiSuspenzije lekova nerastvorljive u vodi
stabilnost se povestabilnost se poveava usitnjavanjemava usitnjavanjem estica iliestica ili sredinesredine(dodatak prirodne sluzi))(dodatak prirodne sluzi))
ipak, stvara se talogipak, stvara se talog
zadatak: da li se talog mozadatak: da li se talog moe redispergovatie redispergovati
FLOKULIRANE I DEFLOKULIRANE SUSPENZIJE
obrazuju se labavi aglomerati brza sedimentacija talog se lakoredisperguje supernatant bistar plastino i pseudoplastinoponaanje
estice su odvojene celinemanjih dimenzija u odnosu na FS
brzina sedimentacije mala talog gusto pakovan dilatantno ponaanje supernatant je mutan
stabilizacijastabilizacijastabilizacija elatin, metilceluloza ( )PomoPomona sredstvana sredstva(u optimalnoj c)(u optimalnoj c)
Dodatna stabilizacija:u DS se dodaneka polimernaili makromolekularna materija
kojasredinidaje tiksotropna svojstva
prividna suspenzije je malakod primene suspenzije, a velika u mirovanju
2121
Razdvajanje disperzija
Tehnoloke operacije:
filtracija sedimentacija centrifugiranje
TehnoloTehnoloke operacije:ke operacije:
filtracijafiltracija
sedimentacijasedimentacija
centrifugiranjecentrifugiranje
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
8/108
2222
FILTRACIJA
filtrat
porepore
Velika poroznost efikasan filtar ibrza filtracija
2323
Membranski filteriMembranski filteri
NirocelulozaPoliamidi
TeflonPolivinil-hlorid
Pore veliine: 0,22 0,45 m
Potrebna predfiltracija
zaza
Bakterioloka filtracija:odvajanje estica i
mikroorganizama sterilnetenosti
(pod snienim p)
MilliporeMillipore
Mali membranski filteri
Za predfiltraciju i sterilnu filtraciju
150m150m
2424
Rotacioni vakuum filtar
Kod pripreme antibiotika fermentacijskim postupkom
Perforirani bubanj nosa filtera
filtratvrsti talog
suspenzijasuspenzija
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
9/109
2525
Poazejev zakon za isticanje tenosti kroz kapilarePoazejev zakon za isticanje tenosti kroz kapilare
=
L
prv
8
4
tfR
pPv
+
=
Brzina filtriranjaBrzina filtriranja
Razliite metode filtracije: na atmosferskom p uslovi povienog p vakuumski uslovi
Ultrafiltracija: za estice koloidnih dimenzija
2626
SEDIMENTACIJA
Razdvajanje DF od DS taloenjem (ako je razlika u dovoljno velika)Razdvajanje DF od DS taloenjem (ako je razlika u dovoljno velika)
Problem: taloenje koloidnihestica i dobijanje bistrih proizvodaReenje: dodavanje materijala velike spec. povrine
Sedimentaciju treba spreiti
2727
SEDIMENTACIJA
Stoksov zakon (laminarno teenje i male c DF)Stoksov zakon (laminarno teenje i male c DF)
Brzina sedimentacije
=18
21
2g)(d
v
Usporavanje taloenja:- smanjenjem veliine estica
- poveavanjem DS- poveanjem viskoznosti DS
Suspenzije: dodavanje pseudoemulgatora (za )Emulzije (za spreavanje kremiranja):
5/25/2018 3 Stabilnost i KoagulacijaS
10/1010
2828
CENTRIFUGIRANJE
Centrifuga: ureaj za razdvajanje estica od DS na osnovu razlika u: veliini obliku gustini viskoznosti sredine brzini roracije
filtriranje i sedimentacija se
mnogostruko ubrzavaju delovanjemcentrifugalne sile
filtriranje i sedimentacija semnogostruko ubrzavaju delovanjem
centrifugalne sile
Sedimentacija: gravitaciona silaFiltriranje: razlika pritisaka
Centrifuga: centrigugalna sila (milion puta vea od gravitacione))
centrifuga
2929
CENTRIFUGA
estice razliite gustine se razdvajaju krunim rotiranjem ukivetiGueestice na veem rastojanju od ose rotacije od onihmanje gustine
Za taloenje koloidnih esticaZa taloenje koloidnih estica
f
)V(rmv
=
12
Brzina sedimentacije
Brzina vea:- vea masa estice
- vea gustina- vea centrifugalna sila
Brzina manja:- vea gustina rastvaraa
- vei koeficijent trenja (viskoznija sredina)
Ultracentrifuga: veoma velike brzine rotora (25 000 130 000 min1)Sedimetaciono polje u kome sedimentirajuestice makromolekula
Ultracentrifuga: veoma velike brzine rotora (25 000 130 000 min1)Sedimetaciono polje u kome sedimentirajuestice makromolekula
3030
Svojstva centifuge
g
r)n(K 0
22 =
Standardne centrifuge: 500 4000Ultracentrifuge: >>>> 50000
K = 1000DF e se istaloiti 1000 puta bre u centrifugi nego u sedimentatoru
Karakteristika centrifuge (K)
Centrifugalniseparator
Za razdvajanje faza emulzijai suspenzija (1 5 % DF)
Ultracentrifuga
Mali r i velike brzine obrtaja rotoraK = 106