Технология декофеинизации должна быть безопасной ☕️

Кофеин хорошо растворим в горячей воде и некоторых неполярных растворителях.
Известно три основных промышленных способа его удаления из сырья:

🟤 1. Извлечение кофеина органическим растворителем (этилацетатом, дихлорметаном).
▫️Этот способ позволяет достаточно полно экстрагировать кофеин, однако не отвечает требованиям безопасности, поскольку в зернах кофе остается незначительное количество органических растворителей. Минус! Поэтому сейчас этот способ практически не используется.

🟤 2. СО2-экстракция кофеина.
▫️Метод хорош, избирателен и дорог. На сегодняшний день является одним из основных промышленных способов декофеинизации. Его использует, например, компания Lavazza для своей голубой серии декафа.

▫️"Рабочее" видео о СО2-экстракции кофеина можно посмотреть здесь.

🟤 3. Извлечение кофеина "природным зелёным растворителем" 🌱
И на этой технологии остановимся подробнее.

Основные способы декофеинизации (видео)

Самая "природная" декофеинизация: what the stuff is it? ☕️
=============================
🌿 В последнее время стали популярными термины "зелёная экстракция", "новый природный растворитель", "глубокий растворитель" (green extraction, deep natural solvent).
И не всегда ясно, что имеется в виду: новая жидкость, открытая алхимиками 2020? Что может быть "природнее", чем вода? Но назвать её новым экстрагентом нельзя даже с натяжкой : )

💧 Давайте разбираться с новым подходом на примере удаления кофеина "Swiss Water" (буквально: швейцарская вода, но не стоит доверять названию : )

🌿 Суть метода в том, что зёрна заливают экстрагентом, который уже содержит все водорастворимые вещества из кофе – органические кислоты, белки и сахара – всё, кроме кофеина.
▫️В такой системе он оказывается единственным веществом, которого нет в растворе. Поэтому молекулы кофеина будут переходить из сырья в экстрагент до выравнивания концентраций.
▫️ Если постоянно подавать свежий растворитель, то можно извлечь 99 % кофеина. А все остальные вещества, придающие кофе вкус, аромат и полезные свойства, останутся в зёрнах.
▫️В этом смысл экологичных и безопасных «природных» растворителей, когда водные растворы веществ, которые уже есть в сырье, используют для извлечения определённых БАВ 🌿

На видео показан полный процесс производства кофе без кофеина компании Swiss Water.
"Природный" растворитель здесь называют "зелёным экстрактом кофе" (green coffee extract) 🌿

Комментарий:
0:11 – очистка и удаление кожицы с зерен кофе
0:24 – подача сырья с помощью шнека в экстрактор
0:39 – предварительное настаивание водой для набухания и раскрытия пор в зернах
1:08 – противоточное экстрагирование кофеина "природным" растворителем
1:47 – сбор, сушка и упаковка декофеинизированных зерён кофе
2:22 – удаление кофеина из полученной водной вытяжки на угольных фильтрах, которые избирательно задерживают его
2:49 – сбор водной вытяжки без кофеина – того самого "природного" растворителя, который подают на новую порцию зерен кофе
2:53 – регенерация угольных фильтров – "выжигание" кофеина из них 🌿

Как поддержать постоянную концентрацию действующего вещества в плазме крови? 🩸
============================
▫️При обычном инъекционном введении содержание веществ в плазме изменяется скачкообразно и может выходить за диапазон терапевтической дозы (красная кривая на схеме) 📈
▫️Известны разные способы предотвращения таких скачков 🏇🏼Например, использование инфузионных растворов, когда через капельницу в кровь постоянно поступает небольшой объём препарата (синяя кривая).

▫️Однако такой способ затруднителен при доклинических исследованиях новых лекарств🐁
В этом случае могут применяться системы, работающие по принципу «осмотического насоса» ⛽️

▫️Такая система представляет собой двухслойную капсулу, снаружи покрытую полупроницаемой мембраной, под которой находится слой осмотически активного вещества, а внутри – исследуемый раствор 💊

▫️При имплантации системы через её мембрану проникает вода, осмотическое вещество набухает и сжимает внутреннюю камеру, раствор из которой постепенно высвобождается через специальный канал (синяя кривая на схеме выше) 🐁

🟠 Осмотическая система ALZET для постоянного высвобождения действующего вещества (оранжевый) – от дня до месяцев ⏳

⚙ Оборудование для фильтрации, промывания, сушки и сбора осадка после его охлаждения.
Фильтр работает за счёт подачи давления на слой жидкости сверху.
Интересно, что нагреваются не только стенки аппарата, но и сама мешалка 🟡 (полное видео)

Если что, это не день из жизни сильной и независимой женщины, а история про способы передачи тепла и типы сушилок ; )

🔥 Согласно основному закону теплопередачи, тепло передаётся от более нагретого тела менее нагретому.
Возможны следующие варианты:
🔅 контактный способ – передача тепла через соприкосновение с поверхностью; так работает полочная сушилка, где материал высушивается на нагретых полках
🔅конвективный – передача тепла при движении больших объёмов газа (или жидкости); по этому принципу устроена распылительная сушка
🔅излучение объектом волн определенного диапазона, в основном инфракрасных –
ИК-сушилка

⚪️ Интересный пример работы сушилки контактного типа, в которой перемешивание материала происходит за счёт вращения корпуса аппарата🔺видео

◻️ Как получить таблетки без прессования?
==============================
Таблетки-лиофилизат Имодиум (экспресс) — хороший пример технологии, в которой отсутствуют давление и таблеточный пресс.

В этом случае
▫️получают раствор лоперамида и вспомогательных веществ,
▫️разливают его в открытые блистеры – по «круглым формочкам» размера таблеток,
▫️затем раствор замораживают при низкой температуре и давлении,
▫️а потом, меняя эти параметры, добиваются сублимации — возгонки льда, то есть превращения его в пар
▫️так из раствора удаляют воду, а оставшиеся твёрдые вещества принимают форму таблетки
▫️сверху на блистер наносят слой фольги – и первичная упаковка готова : )

[🧊 о подробностях процесса лиофилизации можно узнать выше]

◻️ Зачем получать таблетки без прессования?
============================
🔹 Основное их достоинство — малая прочность, благодаря чему они очень легко распадаются, быстро высвобождают действующее вещество, что ускоряет наступление эффекта.
▫️ Лёгкому растворению способствует также и особая пористая структура их поверхности, которая хорошо смачивается водой.
▫️Так получают подъязычные таблетки (Минирин Мелт - десмопрессин) и таблетки, диспергируемые в полости рта: в ротовой полости они очень быстро растворяются слюной.

▪️ Недостатками технологии являются сложность оборудования и, конечно, низкая прочность таблеток : )
▫️Они легко разрушаются при механическом воздействии 🔨
▫️Настолько легко, что производитель Имодиума не рекомендует выдавливать таблетки из блистера – нужно аккуратно отклеить слой фольги и осторожно достать таблетку.

⚪️ Благодаря пористой структуре таблетки-лиофилизат легко распадаются при контакте с жидкостью 💧

🟠 Понятная анимация о работе (двух) вальцовой сушилки контактного типа (twin-drump dryer) ⚙⚙ жидкость подаётся сверху на два нагретых вала, высыхает на них за пол оборота и счищается специальными скребками справа и слева от валов в сборники 🧺 🧺

Мукоадгезия:
«прилипнуть» к слизистой
==============================
В этом цель мукоадгезивных лекарственных форм – мягких, твердых и жидких – как можно дольше удерживаться на слизистой оболочке. Это позволяет значительно продлить фармакологическое действие препарата.

🟤 Лекарственные плёнки, стоматологические гели, назальные спреи, буккальные (защёчные) таблетки – примеры форм, которым требуются мукоадгезивные свойства (не у всех они есть) 👅

Такие препараты могут оказывать как местное, так и системное действие на организм.

◾️Африн (оксиметазолин) – мукоадгезивный назальный спрей, который «втекает – и не вытекает» из носа, оказывая местное сосудосуживающее действие на слизистую.

🟤 При системном действии мукоадгезивных препаратов вещество всасывается в кровоток через клетки эпителия слизистой оболочки.

За счёт того, что слизистая ротовой полости богата кровеносными сосудами, эффект таких препаратов наступает быстро, а мукоадгезия позволяет пролонгировать его 〰️

◾️Например, «рабочая» концентрация нитроглицерина из плёнки Тринитролог накапливается в крови уже через 2 минуты после её наклеивания на десну, а поддерживается в течение 3 часов. У обычных подъязычных таблеток период полувыведения нитроглицерина составляет около 20 минут.

Молекулы муцинов содержат белковую и углеводные части (гликопротеины). Именно они – цель мукоадгезивного взаимодействия 🟤

🟣 При разработке таких лекарственных форм в состав вводят мукоадгезивные вещества, которые взаимодействуют с поверхностью слизистой оболочки:
▫️их длинные молекулы могут механически переплетаться с муцином,
▫️или образовывать с ним химические связи,
удерживая дозу препарата на одном месте.

⚪️ Некоторые соединения при попадании на слизистую становятся более вязкими и за счёт этого дольше остаются на ней, удерживая и действующее вещество.

🟣 Мукоадгезивными свойствами обладают полимеры-гелеобразователи (хитозан, производные целлюлозы, желатин, камеди и пектины). Все они
по-разному взаимодействуют со слизистой оболочкой ➰〰️➿

🟣 Интересный способ «управляемого гелеобразования» разработала компания Colgate для своего ополаскивателя, предназначенного для коррекции последствий ксеростомии.

⚪️ Ксеростомия, или синдром "сухого рта" – состояние, при котором слюнные железы вырабатывают мало слюны, и слизистая становится сухой и болезненной. В этом случае ей требуется дополнительное увлажнение.

🟣 Именно для этого предназначено гигиеническое средство.
▫️Оно содержит водный раствор каррагинана – полимера, получаемого из морских водорослей, и микрокапсулы с ионами кальция.
▫️Во время ополаскивания рта микрокапсулы механически разрушаются и высвобождают кальций, который взаимодействует с каррагинаном.
▫️ При этом его молекулы формируют прочные структуры, и жидкость переходит в состояние геля, образуя на слизистой защитную плёнку:

"Управляемое гелеобразование" каррагинана с ионами кальция
в ополаскивателе для полости рта 🟣