3 Stabilnost i KoagulacijaS

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


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


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


4/104

10

NENAELEKTRISANI LIOFOBNINESTABILNI

Nestabilnost (u zavisnosti od veliine estica):

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


5/105

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


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


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


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


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):


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

Documents

3 Stabilnost i KoagulacijaS