Прикладной биотехнологии


Комплексы минералов и микроэлементов



страница5/8
Дата23.04.2016
Размер1.85 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8

Комплексы минералов и микроэлементов необходимы для обеспечения потребностей как тренирующегося атлета, так и обычного человека. Минералы и микроэлементы выполняют в организме многочисленные регулирующие функции, поэтому их недостаток приводит к нарушениям обмена веществ и здоровья. Например, среди функций, поддерживаемых такими комплексами - укрепление костей и зубов (кальций), синтез белка и соединительной ткани (цинк), поддержка кроветворной функции организма (железо), нервной системы (магний, кальций), сердечной мышцы (магний, селен), желез внутренней секреции (хром, йод), повышение иммунной сопротивляемости организма (селен), антиоксидантное действие (селен). Повышенное содержание кальция необходимо в рационе беременной женщины, а магния и йода – в рационе кормящей матери. При больших физических нагрузках организм с потом теряет не только влагу, но и микроэлементы и минеральные вещества. Чтобы избежать серьезных функциональных нарушений, спортсмены, а также люди, которые много потеют во время отпуска в жарких странах, в сауне или на работе, должны восполнять потерянные жидкость, микроэлементы и минеральные вещества [10, 23].

Антиоксидантные комплексы снижают утомляемость, улучшают восстанавливаемость при высоких уровнях физической нагрузки; улучшают общее функциональное состояние организма, нейтрализуют вредные факторы окружающей среды, повышают сопротивляемость иммунной системы. Смысл антиоксидантного действия витаминов С и Е заключается в их способности связывать (инактивировать) свободные радикалы, кислородсодержащие молекулярные осколки чрезвычайно высокой реагентностью, инициирующие разрушение клеточных мембран и приводящие к гибели или перерождению клеток. В определенной степени этот процесс приводит к старению организма. Во время интенсивных силовых нагрузок образование свободных радикалов увеличивается [25].

Витаминные комплексы улучшают обмен веществ, регулируют процесс выделения энергии, стимулируют рост клеток, сдерживают накопление жира и снижение мышечной массы, укрепляют нервную и иммунную системы, улучшают состояние кожи, волос, ногтей. При высоких физических нагрузках запасы витаминов в организме быстро расходуются. При этом некоторые витамины имеют непосредственное влияние на процессы обмена веществ в мышцах, на наращивание мышечной массы. Необходимость витаминов, минералов и антиоксидантов трудно преувеличить. Каждодневные факторы, такие как физическая активность, диета, стрессы, экологическое загрязнение, без сомнения, оказывают влияние на организм. Это может привести к дефициту витаминов. Подобный дефицит проявляется в нездоровых волосах, коже, ногтях, неправильном усвоении аминокислот, потере веса, мышечных судорогах, низком уровне энергии, а в дальнейшем – в заболеваниях [23].

Витаминно-минеральные комплексы содержат максимум витаминов, минералов и антиоксидантов, чтобы в полной мере обеспечить организм питательными веществами. Каждая таблетка обычно состоит из жирорастворимых и водорастворимых витаминов длительного действия и быстро высвобождаемых минералов и пищеварительных веществ. Длительное действие водорастворимых витаминов в витаминно-минеральных комплексах обусловлено тем, что они освобождаются и всасываются постепенно в течение всего времени прохождения через пищеварительный тракт. Это постепенное освобождение позволяет водорастворимым витаминам усваиваться наиболее полно. Железо в витаминно-минеральных комплексах обычно защищено специальным покрытием, чтобы избежать желудочных расстройств. Многие формулы витаминно-минеральных комплексов позволяют принимать витамины не более одного раза в день для поддержания необходимого уровня водорастворимых витаминов в крови долгое время, исключают взаимодействие между несочетаемыми питательными веществами. Формулы обычно содержат полный набор витаминов и минералов, необходимых организму, плюс ферменты, способствующие лучшему усваиванию питательных веществ. Недостаток даже какого-либо одного витамина или минерального вещества может серьезно влиять на самочувствие, помешать выполнению программы тренировок, замедлить прогресс, а, возможно, и вовсе не позволит добиться поставленных целей. Все это можно предотвратить, периодически принимая витаминно-минеральные комплексы. В таблетках одного комплекса может быть заключено более 68 витаминов, минералов и микроэлементов, в том числе редко встречающихся. Витаминно-минеральные комплексы предназначены как для интенсивно тренирующихся спортсменов, так и для всех, кто хочет обеспечить свой организм максимально полным перечнем необходимых элементов [25].


5.2.5. УГЛЕВОДНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ (ЭНЕРГЕТИКИ)
Энергетики (углеводно-энергетические добавки) представляют собой углеводные концентраты, применяемые спортсменами для поддержания высокого уровня энергии во время тренировок. При интенсивной физической и умственной деятельности организм покрывает потребность в энергии в основном за счет углеводов.

Различные формы и комбинации моно-, олиго- и полисахаридов в этих продуктах обеспечивают на протяжении продолжительного промежутка времени снабжение организма спортсмена энергией. Комплексные углеводы обеспечивают более высокую концентрацию сахара в крови по сравнению с простыми сахарами, вызывающими быстрое повышение уровня глюкозы в крови и столь же быстрое его падение.

Углеводы являются основным источником энергии для организма. При этом не стоит забывать про другие не менее важные функции углеводов:


  • без достаточного количества углеводов организм не может поддерживать необходимую для преодоления барьера роста продолжительность тренировок;

  • при наличии доступных углеводов создаются условия экономии белка, который идет на построение мышечной ткани;

  • углеводы необходимы для быстрого восстановления организма;

  • в организме углеводы превращаются в гликоген, запасаемый мышцами и используемый ими;

  • утомление мышц во время интенсивного тренинга приводит к анаэробному гликолизу, процессу, при котором запасы углеводов в мышцах исчерпываются и преобразуются с помощью гликолитического фермента в молочную кислоту, что делает необходимым употребление углеводных продуктов для восстановления уровня гликогена;

  • восстановление запасов гликогена продолжается в течение 18 часов, однако основная доля гликогена (около 60 %) синтезируется в течение первых 1–2 часов после нагрузок при наличии достаточного количества углеводов.

Часто порция углеводных напитков содержит углеводы из полимеров глюкозы (уникального быстроадсорбирующегося и легкоусвояемого углеводного комплекса) и кристаллической чистой фруктозы. Глюкоза, а точнее полимеры глюкозы являются непосредственными предшественниками гликогена при его синтезе в мышцах в гораздо большей степени, нежели другие сахара и углеводы. В то же время фруктоза, которая в первую очередь включается печенью в обмен веществ, в 4 раза эффективнее пополняет запасы гликогена в печени. Подобная двойная комбинация углеводов способствует максимальному восстановлению уровня гликогена и в мышцах, и в печени для повышения выносливости. Зачастую углеводные напитки также содержат важные для углеводного обмена питательные вещества – витамины группы В, витамин РР, витамин Н, калий, магний, хром и метаболические оптимизаторы взаимно усиливающего действия, такие как инозин, L-карнитин, кофермент Q10, липоевая кислота, пантетеин, пиридоксин-α-кетогутарат, раствор фосфата калия и сукцинаты, цитраты, аспартаты, фумараты, малаты и α-кетоглутараты. Эти ключевые метаболиты повышают эффективность цикла лимонной кислоты (ЦТК) – биохимического процесса, который преобразует питательные вещества в энергию [1].

В составе таких продуктов могут также содержаться различные стимулирующие вещества, такие как экстракт гуараны, кофеин и другие травяные экстракты, способствующие повышению тонуса, увеличению выносливости и устойчивости организма к практически любым стрессовым нагрузкам.


5.2.6. ЛИПОТРОПНЫЕ И ТЕРМОГЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ

(ЖИРОСЖИГАЮЩИЕ КОМПЛЕКСЫ)
Жиросжигающие комплексы представляют собой препараты, которые позволяют регулировать уровень подкожного жира и мобилизовать жировой обмен в организме (табл. 8) [1].

Основными действующими компонентами липотропных препаратов являются:

- Chitosan - один из новейших, наиболее революционных жиросжигающих препаратов-блокираторов, которые значительно эффективнее уже известных. Отличие этого продукта от обычных сжигателей жира в том, что он мешает образованию жировой прослойки, не позволяя жировым кислотам связываться между собой и откладываться в жировое депо. Chitosan является волокном, полученным из панцирей ракообразных. С успехом применяется атлетами для набора сухой мышечной массы без жира в условиях высококалорийного питания. Очень часто Chitosan используется как самостоятельная пищевая добавка.

- Пищевая добавка Pyruvat является природным веществом. Данное соединение способствует высвобождению внутриклеточной энергии, как и углеводы, но проникает в клетки без помощи инсулина (этим обеспечивается моментальное усвоение) и поэтому не оказывает негативное влияние на жировой обмен, что обычно может происходить при приеме большого количества углеводов.


Таблица 8


Состав и принцип действия липотропных и термогенных препаратов


Вид

препаратов

ЛИПОТРОПНЫЕ

ПРЕПАРАТЫ



ТЕРМОГЕННЫЕ

ПРЕПАРАТЫ



Принцип

действия

Липотропные препараты блокируют синтез жира в печени, усиливают распад жировой ткани до жирных кислот.

Основан на повышении температуры тела (на 0,5–2 ºС), в процессе которого у организма возникает потребность в дополнительных калориях, которые он получает за счет расщепления собственных жиров. Термодженики значительно повышают выносливость.

Основные

компоненты

Основными действующими компонентами являются: хитозан,

L-карнитин, ацетил

L-карнитин, пируват,

холин и др.



Основу препаратов составляют экстракты растений: кофеин, экстракт гуараны, экстракт растения Сида Кордифолия, экстракты эфедры хвощей, эфедрины.

- L-Carnitine стимулирует утилизацию подкожного жира и снижение уровня холестерина в крови. Обычно рекомендуется применение в сочетании с разгрузочными диетами. Во время интенсивной тренировки L-Carnitine, способствуя утилизации жиров, вносит свою лепту в обеспечение энергией мышечной работы, и чем больше L-Carnitine находится в организме, тем большее количество ВСАА-аминокислот сохраняется в мышцах. Таким образом, L-Carnitine является мощным фактором, влияющим на обмен сократительных белков во время интенсивных тренировок в сторону их сбережения. Снижение концентрации L-Carnitine в мышцах при больших нагрузках трудно компенсировать путем обычного питания. Добавление L-Carnitine в рацион питания приводит к повышению выносливости организма, улучшению функции сердца, уменьшению подкожного жира, более быстрому восстановлению за счет общего улучшения обменных процессов в клетках. Основная формула выглядит так: ЖИР + КИСЛОРОД + L-CARNITINE = ЭНЕРГИЯ. Таким образом, L-Carnitine является для всех спортсменов крайне важным посредником в жировом обмене веществ: экономится запас гликогена, повышается выносливость во время тренировок и соревнований, одновременно значительно улучшается насыщение клеток кислородом. Препарат широко применяется как естественная добавка к пище спортсменов при избыточной массе тела [17].

Основными действующими компонентами термогенных препаратов являются:

- Эфедрин и эфедроподобные вещества являются сильными стимуляторами центральной нервной системы и мышечной работоспособности. Эфедроподобные вещества являются эффективными средствами для "сжигания" жировой прослойки и снижения массы тела, а также несколько подавляют аппетит, позволяя безболезненно сократить количество потребляемой пищи.

- Кофеин и гуарана стимулируют центральную мышечную систему. Сам по себе кофеин не оказывает термогенного эффекта, но усиливает действие эфедриносодержащих веществ.

- Хром в термогенных комплексах увеличивает проницаемость клеточных мембран, усиливая действие термогенного компонента и действие L-карнитина.



5.2.7. ИЗОТОНИЧЕСКИЕ НАПИТКИ
Изотонические напитки относят к специализированным напиткам для контингентов с высокими физическими и психо-эмоциональными нагрузками. Они снабжают энергией работающие мышцы, поддерживают или улучшают работоспособность организма, компенсируют потери жидкости при физических нагрузках. Основным отличием напитков спортивного назначения от традиционных напитков общего назначения является их искусственное обогащение витаминами и витаминоподобными веществами, минеральными веществами, микроэлементами, белком, моно- и дисахарами [18].
Требования к изотоническим напиткам для спортсменов
Употребление спортивных напитков во время физической нагрузки способствует повышению спортивной работоспособности. Основной целью их потребления является возмещение потерь жидкости с потом и доставка субстратов для работающих мышц в форме углеводов. Важным представляется также возмещение потерь электролитов. Основываясь на современных научных данных о рекомендуемых нормах потребления нутриентов в условиях физической нагрузки, а также на результатах отечественных и зарубежных исследований в области спортивной медицины и рекомендаций НИИ питания РАМН, определены основные требования к спортивным напиткам [18]:

  1. Должны являться источником легкоусвояемых углеводов, регулирующих гликемический индекс (мальтодекстрин, фруктоза, сахароза). Среди изотонических спортивных напитков предпочтение отдают напиткам, содержащим несколько различных углеводов, поскольку включение в состав напитка глюкозы, сахарозы и мальтодекстрина приводит к увеличению скорости всасывания воды и сахаров, равно как и улучшению вкусовых качеств напитка. Вкусовые ощущения играют также немаловажную роль, так как могут повлиять на количество потребляемого напитка.

Конечная абсорбция углеводов происходит в тонком кишечнике и является активным процессом, связанным с транспортом натрия. Высокие концентрации глюкозы не способствуют дальнейшему увеличению её всасывания в кишечнике по сравнению с более разбавленными растворами.

Рекомендуемая концентрация углеводов составляет 2–8 %. Добавление фруктозы допустимо, но использование высоких её концентраций или одной фруктозы следует избегать, так как всасывание фруктозы происходит хуже, чем глюкозы, и может привести к риску диареи.



  1. Должны содержать витамины и минеральные вещества для обеспечения суточной потребности в них спортсменов с целью регулирования водно-солевого баланса (витаминный и минеральный премикс). Четкие рекомендации по восполнению потерь электролитов дать достаточно трудно в связи с большими индивидуальными различиями в составе пота, но пренебрежение вопросом пополнения запасов электролитов (особенно натрия) приведёт к падению их концентрации, снижению осмотического давления, что усилит экскрецию жидкости. Такой диуретический эффект может наблюдаться даже при отрицательном балансе жидкости в организме. В таком случае, если потребляется достаточно соли одновременно с адекватным количеством воды, баланс жидкости восстановится и лишь избыток будет выведен почками.

  2. Осмомолярность напитков должна составлять 240300 ммоль/кг, что соответствует осмомолярности плазмы крови.

  3. Должны стабилизировать терморегуляцию организма. Согласно рекомендациям Американского колледжа спортивной медицины, напитки должны быть охлаждёнными в целях уменьшения времени задержки жидкости в желудке. В целом анализ литературных данных по данному вопросу позволяет сделать заключение об отсутствии ощутимого эффекта температуры потребляемой жидкости на время задержки её в желудке. Единственным положительным эффектом использования охлаждённых напитков является предпочтение спортсменов и, как следствие, потребление таких напитков в больших объёмах.

  4. Максимальный уровень введения компонентов не должен превышать 2030 % от адекватного уровня потребления пищевых веществ в сутки.

  5. Для восполнения потерь рекомендуется употребление объёма жидкости, превышающего по меньшей мере на 50 % её количество, потерянное с потом. Максимальный уровень потребления жидкости не должен превышать 1–1,5 л/ч, поскольку избыток жидкости приводит к противоположному эффекту – снижению работоспособности. Норма потребления жидкости – 100–200 г каждые 10 мин. Следует отметить, что не всем спортсменам подойдёт такая периодичность, так как не все могут отвлекаться на питьё достаточно часто. В этом случае нужно максимально полно использовать каждый перерыв в работе для восполнения потерянной жидкости. В этом случае определить норму потребления жидкости в паузах поможет собственный организм, который чутко отреагирует снижением работоспособности при превышении количества.


5.2.8. СРЕДСТВА ДЛЯ СУСТАВОВ И СВЯЗОК
Средства для суставов и связок – препараты, обеспечивающие питательную поддержку, увеличивающие подвижность, уменьшающие болевые ощущения и предохраняющие суставы и связки от повреждений [1].

Основными действующими компонентами данных препаратов являются гидролизат коллагена, глюкозамин, хондроитин.

Коллаген – важнейший компонент соединительной ткани, он входит в состав хрящей, сухожилий, связок, костей, кожи, зубов, кровеносных сосудов и составляет до 25 % от общей массы белка тела. Усваивается организмом человека только в гидролизованном виде. Гидролизат коллагена – содержит аминокислоты глицин, пролин и аланин, а также модифицированные формы аминокислот пролина и лизина – оксипролин и оксилизин. Поступление этих форм в организм приводит к скорейшему восстановлению и укреплению соединительной ткани, особенно после травм и в послеоперационный период. Назначение: укрепление связок и суставов, особенно при больших нагрузках; повышение упругости кожи; укрепление волос и ногтей.
Комплексы с глюкозамином и хондроитином
Хондроитина cульфат – это высокомолекулярный полисахарид, который относится к группе гликозаминогликанов, или протеогликанов, и обладает тропностью к хрящевой ткани, инициирует процесс фиксации серы в процессе синтеза хондроитинсерной кислоты, что, в свою очередь, способствует отложению кальция в костях. Особенностью хондроитина сульфата среди протеогликанов является его способность сохранения воды в толще хряща в виде водных полостей (микропространства – водные подушки), создающих хорошую амортизацию и поглощающих удары, что в итоге повышает прочность соединительной ткани. Важным действием хондроитина сульфата является его способность угнетать действие специфических ферментов, разрушающих соединительную ткань, в том числе лизосомальных ферментов, высвобождающихся в результате разрушения хондроцитов (эластаза, пептидаза, катепсин, интерлейкин-1 и др.). Хондроитин сульфат оказывает противовоспалительное и анальгезирующее действие, уменьшает боли в суставах и позвоночнике в состоянии покоя и при ходьбе.

Регулярное употребление хондроитина сульфата снижает, а иногда и полностью устраняет необходимость приема нестероидных противовоспалительных средств.

Глюкозамина сульфат – натуральный природный продукт, полученный из хитина морских беспозвоночных (панцирей и оболочек крабов, омаров, креветок, ракообразных и др.). Глюкозамин является базовым элементом глюкозаминогликанов, которые формируют основную структуру соединительных тканей, связок, кожи, сухожилий и хрящей. В отличие от противовоспалительных средств, которые лишь облегчают боль в суставах, но не восстанавливают структуру суставов или соединительных волокон, глюкозамин и облегчает боль в суставах, и помогает лечить суставы (поврежденные ткани суставов), поставляя организму сырье для производства GAG. Глюкозамин, в основном, действует как стимулятор процесса восстановления поврежденного хряща. Кроме того, он влияет на обмен веществ в хрящевой ткани сустава и предотвращает ее разложение. Он обладает и некоторым противовоспалительным действием, но в первую очередь снимает боль, опухоль и повышенную чувствительность, потому что восстанавливает отвердевшие и разрушенные суставы, которые и вызывают болезненные ощущения. Глюкозамин защищает старый хрящ от преждевременного разрушения и играет роль строительного материала для создания новой здоровой хрящевой ткани.

Таким образом, введение в рационы хондропротекторов позволяет:



  • укрепить суставно-связочный аппарат;

  • нормализовать влагонасыщенность хряща и его механико-эластические свойства;

  • ингибировать действие протеолитических ферментов, разрушающих хрящ;

  • стимулировать синтез гиалуроновой кислоты, укрепляя соединительнотканные структуры;

  • снизить риск возникновения травм и воспалительных заболеваний суставного аппарата;

  • ускорить реабилитацию спортсменов после перенесенных травм опорно-двигательного аппарата.

6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ

ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПИТАНИЯ СПОРТСМЕНОВ
6.1. ТЕХНОЛОГИЯ СУХОГО СМЕШИВАНИЯ
Способы производства сухих специализированных продуктов
Независимо от способа производства и аппаратного оформления процесса можно выделить основные технологические схемы производства сухих продуктов: смешивание компонентов в жидком виде с последующей сушкой, сухое смешивание компонентов, комбинированный способ. Принципиальное отличие этих технологических схем заключается в том, что в первом случае все компоненты в ходе технологического процесса вносятся в жидкую основу. При этом водорастворимые компоненты растворяются в ней, а жировые эмульгируются. Полученная смесь затем подвергается сушке. Во втором случае предполагается смешивание компонентов в сухом виде в необходимых пропорциях. В третьем случае часть компонентов смешивается в сухом виде, а часть – в жидком.

Технологический процесс производства сухих продуктов по первой технологической схеме (смешивание компонентов осуществляется в жидком виде с последующей сушкой) реализуется в настоящее время на многих промышленных предприятиях. Недостатком данного способа производства являются:



  • большая энергоемкость производства вследствие многократной термической обработки как исходных компонентов, так и готового продукта;

  • необходимость повышенного внесения в смесь ряда компонентов вследствие их частичной потери в ходе многократных термических воздействий в процессе производства [9].

В соответствии со второй технологической схемой производства сухих продуктов все исходные компоненты поступают на производство в сухом виде и смешиваются в смесителях до получения готового продукта. Недостатком второго способа производства являются:

  • сложность получения компонентов с требуемым уровнем микробиологического обсеменения и возможность ухудшения этого показателя в смесительной камере, поэтому этот способ затруднительно использовать при производстве продуктов, к которым предъявляются высокие требования, с точки зрения микробиологии;

  • при сухом смешивании качественные показатели готового продукта зависят от качества поступающих компонентов и культуры производства (так как на последнем этапе исключена термическая обработка продукта) [17].

При технологической схеме производства сухих продуктов комбинированным способом сначала готовят с использованием распылительной сушилки готовую сухую основу, а затем отдельные компоненты, например витаминно-минеральный комплекс, вносят способом сухого смешивания.

Недостатком комбинированного способа производства являются:



  • отсутствие возможности корректировки состава смеси в процессе производства;

  • возможность повторного микробиологического обсеменения продукта при сухом смешивании.

В целом, сравнивая первую и третью схему, следует отметить, что обе схемы наряду с очевидными достоинствами (высокая производительность и уровень автоматизации производства) обладают и существенными недостатками (высокая стоимость оборудования, применение громоздких и энергоемких вакуум-выпарных установок).

Таким образом, анализируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы: сухое смешивание компонентов является более универсальным способом, который при соблюдении определенных микробиологических требований применим как для крупного, так и для небольшого производства. Следует также учитывать, что стоимость аппаратурного оформления процесса сухого смешивания значительно ниже, чем при смешивании компонентов в жидком виде с последующей сушкой. А отсутствие в ходе технологического процесса многократных термических операций снимает необходимость повышенного введения функциональных термолабильных ингредиентов, таких как витамины, различные БАВ и др., которые разрушаются при высоких температурах [17].


Аппаратурное оформление процесса сухого смешивания.

Выбор критерия качества смешения компонентов
Процесс смешивания - это механический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после распределения каждого из них в смешиваемом объеме образуют однородную смесь.

Смесители для получения сухих многокомпонентных продуктов разнообразны по конструкции.

Анализ требований, предъявляемых к смесительному оборудованию, показывает, что в настоящее время на первое место выходит обеспечение стабильно высокого качества готовой смеси.

Эффективность смешивания и, соответственно, качество готового продукта зависит от физико-механических свойств компонентов смеси, а также от технологических и кинематических факторов: соотношения компонентов, степени загрузки смесителя, скорости перемещения рабочих органов, их конструктивных особенностей, форм и параметров. В зависимости от особенностей процесса смешивания промышленностью выпускаются различные типы смесителей, которые можно условно классифицировать по следующим признакам:



  • по принципу действия – на непрерывного и периодического действия;

  • по расположению рабочего органа – на вертикальные и горизонтальные;

  • по конструкции рабочих органов – на шнековые, барабанные, лопастные, турбинные, пропеллерные и комбинированные;

  • по количеству рабочих органов – одно-, двух- и безвальные (барабанные);

  • по механизму перемешивания частиц – на циркуляционные, объемного и диффузного смешивания [9].

В пищевых производствах наиболее часто используются смесители периодического действия. Это объясняется тем, что, во-первых, при периодическом смешивании можно обеспечить точное соотношение между компонентами (их часто загружают в смеситель по массе), а во-вторых, при большом числе компонентов их дозирование в смеситель непрерывного действия затруднено.

Требования к смесительному оборудованию, как правило, исходящие из конкретных производственных условий, следующие:



  • смеситель должен быть периодического действия;

  • рабочая камера его должна герметизироваться и исключать контакт обрабатываемого материала с окружающей средой, обеспечивать высокую интенсивность процесса и хорошее качество готовой смеси;

  • смеситель должен оказывать мягкое воздействие на обрабатываемую смесь [9].

В настоящее время в фармацевтической и пищевой промышленности при производстве лекарственных средств, биологически активных добавок, биопрепаратов и пищевых продуктов все более широкое распространение получают смесители барабанного типа.

Барабанные смесители относятся к смесителям диффузионного смешивания, которые выпускаются в основном с цилиндрическим корпусом, расположенным горизонтально или с небольшим углом наклона к горизонту, и предназначены для смешивания сыпучих, не склонных к агрегированию, порошкообразных материалов [9].

В основу конструкции смесителей данного типа положен классический принцип смешения "пьяная бочка". В процессе перемешивания происходит активное взаимодействие частиц продукта друг с другом, что является положительным фактором, сказывающимся на качестве и скорости перемешивания компонентов.

Барабанные смесители относятся к тихоходным машинам, так как окружная скорость вращения составляет от 0,17 до 1 м/с. Сыпучие материалы можно подавать в смеситель непрерывно или порционно. Последнее возможно благодаря тому, что барабанный смеситель обладает высокой сглаживающей способностью. В барабанных смесителях рекомендуется поддерживать каскадный режим движения материала в корпусе. При этом режиме частицы материала, находящиеся в глубине слоя, движутся по круговым траекториям вплоть до выхода на поверхность в верхней части ската, образованного свободной поверхностью слоя смешиваемого материала. После выхода частиц на поверхность слоя они откатываются по склону. Вся верхняя часть ската представляет собой слой небольшой толщины, состоящий из хаотически движущихся вниз частиц. Именно в этом тонком слое и происходит в основном процесс смешивания частиц [9].

Преимуществами барабанных смесителей по отношению к другим являются: простота конструкции и надежность в эксплуатации, возможность смешивания материалов без разрушения частиц, широкий диапазон рабочих объемов. Кроме того, перемешивание материала по сложной траектории под действием сил тяжести и заданного разнонаправленного вращения сводит к минимуму негативное действие центробежных сил. Помимо этого, данный способ перемешивания не ведет к образованию «мертвых зон» и разогреву продукта, как в случае со смесителями, оборудованными мешалками [9].

В процессе смешивания в рабочем объеме смесителя происходит взаимное перемещение частиц разных компонентов смеси. В результате перемещений возможно бесконечное разнообразие расположения частиц в рабочем объеме смесителя. В этих условиях соотношение компонентов в микрообъемах смеси – величина случайная, поэтому большая часть известных методов оценки качества смеси основана на методах статистического анализа. Для упрощения расчетов все смеси условно считают двухкомпонентными, состоящими из так называемого ключевого компонента и условного, включающего все остальные компоненты смесей. Подобный прием позволяет оценивать однородность смеси параметрами распределения одной случайной величины – содержанием ключевого компонента в пробах смеси. В качестве ключевого компонента обычно выбирают такой компонент, который либо легко анализировать, либо распределение его в смеси особенно важно по техническим требованиям.

В качестве критерия оценки качества смешивания наиболее часто используют коэффициент вариации (неоднородности) Vс, который определяется по формуле:

где Сср – среднее арифметическое значение концентрации ключевого компонента во всех n пробах смеси, %;

Ci – концентрация ключевого компонента в i-й пробе, %,

n – количество проб.


Сухая смесь высокого качества оценивается значениями Vc = 0,5÷4 %; среднего качества Vc = 4÷10 %; низкого качества Vc > 10 %. Однако подобное деление следует считать условным, так как качество смеси, ее необходимая однородность определяются техническими условиями на готовую смесь [2, 17, 19].

В исследовательской практике коэффициент неоднородности определяют путем предварительного отбора и последующего анализа большого количества проб. Для оценки качества смесей, получаемых в смесительных аппаратах периодического действия, используют в основном два метода отбора проб:



  • метод квартования;

  • метод точечного отбора.

Чаще всего для изучения кинетики смешивания в барабанных смесителях периодического действия рекомендуется использовать метод точечного отбора проб. Он заключается в отборе проб специальным пробоотборником из разных зон внутреннего объема смеси после остановки смесителя. Отобранные пробы подвергаются количественному анализу на содержание в них ключевого компонента.

Очень часто при получении многокомпонентной смеси наиболее сложной проблемой является равномерное распределение небольшого количества микронутриентов в основной массе материалов. При введении необходимого количества микронутриентов – витаминов, минеральных веществ и БАДов – должно быть гарантировано их присутствие в заданном соотношении в каждом единичном объеме готовой смеси. Поэтому при значительных соотношениях массовых составляющих компонентов (1:102 и более), входящих в смесь, эффективная однородность состава конечной смеси достигается за счет последовательного «разбавления» смеси в нескольких аппаратах или путем многоступенчатого смешивания.


6.2. ТЕХНОЛОГИЯ ТАБЛЕТИРОВАНИЯ
Таблетки – твердая дозированная форма, получаемая прессованием биологически активных и вспомогательных веществ или формованием специальных масс и предназначенная для внутреннего орального применения. При приеме внутрь таблетки запивают водой, иногда их предварительно растворяют в воде [4].
Характеристика таблеток
Таблетки получили широкое распространение во всем мире. Положительные качества таблеток следующие:

  • возможен должный уровень механизации основных стадий и операций производства, способствующий высокой производительности и гигиеничности;

  • точность дозирования вводимых в таблетки биологически активных веществ;

  • портативность таблеток, удобная для их отпуска, хранения и транспортировки;

  • длительная сохранность биологически активных веществ в спрессованном состоянии;

  • для веществ недостаточно устойчивых – возможность нанесения защитных оболочек;

  • возможность маскировки неприятных органолептических свойств (вкус, запах, красящая способность), что достигается путем нанесения покрытий;

  • возможность сочетания биологически активных веществ, несовместимых по их физико-химическим свойствам в других формах;

  • локализация действия биологически активного вещества в определенном отделе желудочно-кишечного тракта, достигаемая путем нанесения оболочек, растворимых в кислой или щелочной среде;

  • пролонгирование действия биологически активных веществ вследствие  нанесения покрытий, использования специальных технологий и состава таблеток-ядер;

  • регулирование последовательного всасывания нескольких биологически активных веществ из таблетки в организм в определенные промежутки времени (многослойные таблетки) [2].

Однако таблетки имеют и некоторые недостатки:

  • действие биологически активных веществ в таблетках развивается относительно медленно;

  • при хранении таблетки могут цементироваться, при этом увеличивается время распадаемости;

  • в состав таблеток могут входить вспомогательные вещества, не имеющие ценности, а иногда вызывающие некоторые побочные явления (например, тальк раздражает слизистую оболочку желудка);

  • не каждый человек может свободно проглатывать таблетки.

Классификация таблеток
По способу получения различают два класса таблеток:

1.  Прессованные, получаемые путем прессования порошков на таблеточных машинах с различной производительностью. Этот способ является основным.

2.  Формованные, или тритурационные таблетки, получаемые формованием таблетируемой массы. Они составляют примерно 1–2 % от всего объема производства таблеток [4].

Классификация таблеток по конструктивному признаку:

1.   По составу: простые (однокомпонентные) и сложные (многокомпонентные).

2.   По структуре строения: каркасные, однослойные и многослойные (не менее 2-х слоев), с покрытием или без него.

Каркасные, или скелетные таблетки, имеют нерастворимый каркас, пустоты которого заполнены биологически активным веществом. Таблетка представляет собой как бы губку, пропитанную действующим веществом. При приеме каркас ее не растворяется, сохраняя геометрическую форму, а действующее вещество диффундирует в желудочно-кишечный тракт.

Однослойные таблетки состоят из прессованной смеси биологически активных и вспомогательных веществ и однородны по всему объему.

В многослойных таблетках биологически активные вещества располагаются послойно. Применение химически несовместимых веществ обусловливает их минимальное взаимодействие.

Покрытие таблеток классифицируют на: дражированное, пленочное и прессованное сухое.

Промышленностью выпускаются таблетки самых разнообразных форм: цилиндры, шары, кубы, треугольники, четырехугольники и др. Самыми распространенными являются плоскоцилиндрическая форма с фаской и двояковыпуклая форма, удобная для глотания. Кроме того, матрицы для производства таблеток более просты в изготовлении и не вызывают особых затруднений при их установке на таблеточные машины.
Основные группы вспомогательных веществ

в производстве таблеток
Вспомогательные вещества используются в таблеточном производстве для придания таблеточной массе необходимых технологических свойств, обеспечивающих точность дозирования, механическую прочность, распадаемость и стабильность таблеток в процессе хранения [2].

Требования к вспомогательным веществам:

- они должны быть химически индифферентными;

- не должны оказывать отрицательного воздействия на организм, а также на качество таблеток при их приготовлении, транспортировке и хранении [19].

Вспомогательные вещества, используемые в производстве таблеток, подразделяются на группы в зависимости от назначения.

Наполнители (разбавители) добавляют для получения определенной массы таблеток. Наполнители определяют технологические свойства массы для таблетирования и физико-механические свойства готовых таблеток.

Связывающие вещества. Частицы большинства биологически активных веществ имеют небольшую силу сцепления между собой, поэтому их таблетирование требует высокого давления, которое часто является причиной несвоевременного износа пресс-инструмента таблеточных машин и получения некачественных таблеток. Для достижения необходимой силы сцепления при сравнительно небольших давлениях к таблетируемым веществам прибавляют связывающие вещества. Заполняя межчастичное пространство, они увеличивают контактную поверхность частиц и когезионную способность [2].

Особое значение имеют связывающие вещества при прессовании сложных порошков. В процессе изготовления таблеток они могут расслаиваться, что приводит к получению таблеток с разным содержанием входящих ингредиентов. Применение вида связывающих веществ, их количество зависит от физико-химических свойств прессуемых веществ.

В качестве связывающих веществ могут быть использованы различные вещества.

Воду применяют во всех случаях, когда простое увлажнение обеспечивает нормальное гранулирование порошкообразной массы.

Спирт этиловый используют для гранулирования гигроскопичных порошков чаще всего тогда, когда в состав массы для таблетирования входят сухие экстракты из растительного сырья – эти вещества с водой и водными растворами образуют клейкую, оплывающую, плохо гранулируемую массу. Концентрация применяемого спирта обычно тем выше, чем более гигроскопичен порошок.

Для порошков, образующих с водой и спиртом рассыпающиеся, негранулируемые массы, применяют растворы высокомолекулярных соединений (ВМС). В данном случае связывающая способность высокомолекулярных соединений определяется не только их концентрацией и вязкостью, но и величиной молекулы.



Разрыхляющие вещества. При прессовании биологически активных веществ резко уменьшается пористость и тем самым затрудняется проникновение жидкости внутрь таблетки. Для улучшения распадаемости или растворения применяют разрыхляющие вещества, обеспечивающие механическое разрушение таблеток в жидкой среде, что необходимо для скорейшего высвобождения действующего вещества. Разрыхлители добавляют в состав таблеток также в том случае, если препарат нерастворим в воде или если таблетка способна цементироваться при хранении. В случае использования в качестве разрыхлителя смеси натрия гидрокарбоната с лимонной или винной кислотой необходимо учитывать их взаимодействие друг с другом во влажной среде, а следовательно, правильно выбирать порядок их введения в таблеточную массу при влажной грануляции [2].

Эффективность действия разрыхляющих веществ определяется тремя способами:



  • определением скорости поглощения и количества поглощенной воды порошкообразной массой;

  • временем распадаемости таблеток, содержащих различные концентрации разрыхляющих веществ;

  • определением скорости набухания и максимальной водной емкости разрыхлителей с помощью высокоскоростной фотосъемки под микроскопом.

В целом все разрыхляющие вещества обеспечивают разрушение таблеток на мелкие частички при их контакте с жидкостью, в результате чего происходит резкое увеличение суммарной поверхности частиц, способствующей высвобождению и всасыванию действующих веществ.

Антифрикционные вещества. Одной из проблем таблеточного производства является получение хорошей текучести гранулята в питающих устройствах (воронках, бункерах). Полученные гранулы или порошки имеют шероховатую поверхность, что затрудняет их всасывание из загрузочной воронки в матричные гнезда. Кроме того, гранулы могут прилипать к стенкам матрицы и пуансонам вследствие трения, развиваемого в контактных зонах частиц с пресс-инструментом таблеточной машины. Для снятия или уменьшения этих нежелательных явлений применяют антифрикционные вещества, представленные группой скользящих и группой смазывающих.

Скользящие вещества, адсорбируясь на поверхности частиц (гранул), устраняют или уменьшают их шероховатость, повышая их текучесть (сыпучесть). Наибольшей эффективностью скольжения обладают частицы, имеющие сферическую форму.

Смазывающие вещества облегчают выталкивание таблеток из матрицы. Их еще называют антиадгезионными или противосклеивающими веществами.

Смазывающие вещества не только снижают трение на контактных участках, но значительно облегчают деформацию частиц вследствие адсорбционного понижения их прочности за счет проникновения в микрощели. Функция смазывающих средств заключается в преодолении силы трения между гранулами и стенкой матрицы, между спрессованной таблеткой и стенкой матрицы в момент выталкивания нижним пуансоном из матрицы.

Тальк – одно из веществ, представляющих тип пластинчатых силикатов, в основе которых лежат слои плотнейшей гексагональной упаковки. Слои связаны друг с другом остаточными ван-дерваальсовыми силами – наислабейшими из всех химических связей. Благодаря этому свойству и высокой дисперсности частиц они способны к деформации и хорошему скольжению [2, 19].
Технологический процесс производства таблеток
Выбор оптимальной технологической схемы производства таблеток зависит от физико-химических и технологических свойств лекарственных веществ, их количества в составе таблетки устойчивости к воздействию факторов внешней среды и др.

В настоящее время известно два основных метода получения таблеток: путем прямого прессования веществ и через гранулирование.

Наиболее распространены три технологические схемы получения таблеток: с применением влажного или сухого гранулирования и прямое прессование (см. рисунок).

Подготовка исходных материалов к таблетированию сводится к их взвешиванию и просеиванию. Взвешивание сырья осуществляется в вытяжных шкафах с аспирацией. После взвешивания сырье поступает на просеиватели вибрационного принципа действие.



Смешивание

Составляющие таблеточную смесь лекарственные и вспомогательные вещества необходимо тщательно смешивать для равномерного распределения их в общей массе. В связи с тем, что порошки обладают различными физико-химическими свойствами: дисперсностью, насыпной плотностью, влажностью, текучестью и др. – получение однородной по составу таблеточной смеси является очень важной и довольно сложной технологической операцией.  На этой стадии используют смесители периодического действия лопастного типа, форма лопастей может быть различной, но чаще всего – червячная или зетобразная.



Гранулирование

Это процесс превращения порошкообразного материала в зерна определенной величины, что необходимо для улучшения сыпучести таблетируемой смеси и предотвращения ее расслаивания.

Гранулирование может быть «влажным» и «сухим». Первый вид гранулирования связан с использованием жидкостей – растворов вспомогательных веществ; при сухом гранулировании к помощи смачивающих жидкостей или не прибегают, или используют их только на одной определенной стадии подготовки материала к таблетированию.


Каталог: assets -> files
files -> Лечебная физкультура
files -> Перечень научных направлений, в рамках которых ведется научная деятельность
files -> Программа школы 1 день (10 декабря) Время Тема Лектор Формат 10. 00-11. 00 Достижения и перспективы ревматологии 2013-2014
files -> Избыточный вес как фактор риска развития сердечно-сосудистых заболеваний Всемирная Организация Здравоохранения (воз) признала ожирение новой неинфекционной
files -> Примерный перечень вопросов для подготовки к квалификационному экзамену на присвоение квалификационной категории для врачей ревматологов


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница