DISSOLUTION- FILTRATION

DEPARTEMENT DE PHARMACIELABORATOIRE DE PHARMACIE GALENIQUE

A- DéfinitionB- Dissolution simple: 1- Solubilité 2- Vitesse de dissolution 3- Procédés de dissolutionC- Dissolution extractive 1- Définition 2- Procédés

DISSOLUTION:

La dissolution est l’action de disperser à l’état moléculaire, une substance gazeuse, liquide ou solide dans un liquide.

Le résultat de la dissolution est un liquide appelé solution .

Le liquide dans lequel est disséminé la substance est le solvant.

A ) Définition :

Solution vraie: particules < 2nm

Solution colloïdale : micelles de dimension :2 à 200 nm

La dissolution est obtenue par deux

procédés différents suivant le principe actif:

- la dissolution simple ou complète ; - la dissolution extractive ou partielle

 Définition : Une dissolution est simple ou complète

lorsque le solvant en proportion suffisante est capable de dissoudre entièrement la substance.

Au final on a une seule phase liquide homogène.

 

B)-Dissolution simple / complète :

Une dissolution simple est une dissolution qui se fait sans résidu.

Pour obtenir une dissolution simple, il faut que l substance dissoute soit en concentration inférieure à la solubilité maximale.

Définition : Le coefficient de solubilité Nombre de parties de liquide, exprimées en

volume, nécessaire pour dissoudre une partie de substance, exprimée en masse.

Exemple :1 gramme de chlorure de sodium se dissout

dans 2,8 ml d’eau à 25°C et dans 2,6 ml d’eau a 100°C

1-Solubilité:

● La constitution chimique :● Le polymorphisme :● Le pH :● Les adjuvants :● La température :

 Les facteurs intervenant sur la solubilité :

La solubilité d’une substance obéit à deux processus différents : l’ionisation et la polarité.

- Dans la solubilité par ionisation, la dissolution s’effectue par dissociation en ions, particules chargées électriquement.

- Dans la solubilité par polarité, la dissolution s’effectue par affinité de formes et similitude de dimensions entre molécules du solvant et celles du corps à dissoudre.

La constitution chimique :

Substances riches en groupement hydrophiles

se dissolvent dans les solvants polaires.

Substances riches en groupement hydrophobes se dissolvent dans les solvants apolaire

Un produit est plus soluble à l’état amorphe qu’à l’état cristallisé.

 À une température donnée, c’est la forme cristalline la moins stable qui est la plus soluble.

Le polymorphisme :

Le pH du milieu intervient dans la solubilité par ionisation.

Exemple : les amines organiques sont plus solubles en présence d’acide chlorhydrique dilué.

 

Le pH:

Les substances ajoutées à un solvant peuvent modifier la solubilité de certains produits.

Les uns favorisent la dissolution. Exemple : le salicylate de sodium et le benzoate de sodium facilitent la dissolution de la caféine. D’autres conduisent au phénomène inverse. Exemple : diminution de la solubilité de l’éther dans l’eau en présence de sucre.

Les adjuvants:

La solubilité d’une substance dans un solvant peut varier avec la température. Cette variabilité est régie par des lois très différentes selon qu’il s’agisse d’électrolytes forts, faibles ou de non électrolytes.

En général, la solubilité augmente avec la température sauf dans les cas suivants :

- dissolution exothermique ; - gaz plus soluble à froid ; - électrolytes selon les formes d’hydratation

La température :

Vitesse à laquelle le soluté se dissout dans un solvant.

2-vitesse de dissolution:

Les facteurs intervenant dans la vitesse de dissolution : Température Division du solide La concentration du soluté dans le solvant

formule de Noyes et Whitney :  dc = K S (Cs – Ct) dt  S : surface de contact solide liquide Cs : concentration à la saturation du produit à

dissoudre Ct : concentration de la solution à l’instant t K : constante

D’après cette formule, les principaux facteurs intervenant dans la vitesse de dissolution sont:

● La surface de contact solide liquide : la vitesse de dissolution croit avec le degré de division.

● L’agitation qui accélère la dissolution en renouvelant le liquide à l’interface.

● La viscosité qui diminue la vitesse de dissolution en réduisant la diffusion.

- Par simple contact à froid :  - Par trituration au mortier : - Par intermédiaire : - Par réaction chimique : - Par la chaleur : .- Per Descensum :

3-Procédes de dissolution :

Mortier

En officine

vérifier le coefficient de solubilité pulvériser finement les corps à dissoudre afin que

la surface de contact avec le solvant soit la plus grande possible.

triturer le corps avec une quantité égale de solvant et la règle à observer est d'opérer la dissolution avec un minimum de solvant nécessaire pour obtenir la dissolution voulue.

agiter fréquemment pour mettre le corps à dissoudre sans cesse en contact avec le solvant.

On fera agir la chaleur si nécessaire et on filtrera pour obtenir une solution limpide.

- Pulvérisateurs- Cuves- Agitateurs

En industrie:

Doit être adaptée a son emplois

Dimensions correcte Matériaux convenable Facilement nettoyable

Cuves:

Correctement dimensionné.

Choisie en fonction de :

-Produit -type de cuve -type d’agitation -mode opératoire

Agitateurs:

Agitateur à hélice Agitateur a ultrason

Différents types d’agitateurs:

Agitateur à ultrason

1 ) Définition :

La dissolution extractive s'effectue sur une substance incomplètement soluble dans le solvant utilisé. Les principes actifs extraits des drogues végétales sont souvent obtenus par cette méthode.

D ) Dissolution extractive :

Pour la réaliser il faut respecter 4 conditions :   L'extraction doit être sélective et le solvant doit

dissoudre seulement les principes actifs et pas les substances inutiles.

Elle doit être rapide pour diminuer le risque d'altération.

Elle doit être économique, on doit utiliser le minimum de solvant.

Le solvant doit respecter les principes actifs et il ne doit modifier ni leurs structures ni leurs propriétés.

a ) La macération : La substance dont on veut extraire le

principe actif est mise en contact avec un solvant pendant un temps variable suivant la nature de la drogue et à température ambiante. On obtient un macéré et ce procédé est utilisé pour les principes actifs très solubles à froid ou altérables à la chaleur.

Exemple : Teinture de Benjoin

2- Les procédés :

La substance dont on veut extraire le principe actif est recouverte de solvant bouillant et on maintient le tout à température ambiante pendant 10 à 20 minutes. On obtient un infusé et c'est un procédé simple et rapide qui permet une bonne extraction des principes actifs.

b- L'infusion :

Exemple : Thé, infusion de verveine

La substance dont on veut extraire le principe actif est maintenue en contact avec le solvant à l'ébullition pendant un temps déterminé. On obtient un décocté et cette méthode s'applique aux drogues très compactes qui cèdent très difficilement leurs principes actifs.

c- La décoction :

Exemple : Racines de guimauve

La substance dont on veut extraire le principe actif est maintenue en contact avec le solvant à une température élevée mais inferieure à l'ébullition. On obtient un digesté et on utilise cette méthode pour les principes actifs dont la dissolution à froid est très lente mais qui sont détruits à haute température

Exemple : Sirop de baume de tolu

d-La digestion :

La substance dont on veut extraire le principe actif est tout d'abord pulvérisée puis placée dans un appareil appelé percolateur ou lixiviateur, elle est ensuite traversée lentement par un solvant et à la sortie on obtient un percolat.

e- La lixiviation ou percolation :

La percolation proprement dite consiste à laisser s'écouler le solvant chargé en principes actifs selon une vitesse précisée par la pharmacopée. Le solvant est régulièrement introduit à la partie supérieure de façon à compenser le prélèvement effectué. Il faut toujours maintenir une couche de 3 cm de solvant et la drogue se trouve ainsi au contact d'un solvant non saturé. On va continuer jusqu'à ce que le solvant sortant du percolateur soit pur. Pour cette raison la percolation est également appelée méthode par épuisement de la drogue.

Mode opératoire :

Les avantages de cette méthode : Elle respecte l'intégrité des principes actifs avec un bon rendement et comme le solvant se déplace continuellement par gravité la drogue est toujours en contact avec du solvant non saturé. Les inconvénients de cette méthode : On ne doit pas utiliser une poudre trop fine car elle colmaterait le filtre, ni une poudre trop grossière car le temps de passage serait allongé. C'est une méthode assez longue. 

Définition Principe les méthodes de filtration Filtres -Substances filtrantes Adjuvants de filtration Montages de filtration contrôles

FILTRATION:

La filtration est un procédé de séparationpermettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et une phase solide au travers d'un milieu poreux. Le liquide obtenu est un filtrat.

1-Définition :

Elle permet de purifier les solutions en éliminant toutes les particules solides.

Elle permet également de vérifier la bonne dissolution d'un principe actif en constatant l'absence de particules sur le filtre.

On peut aussi utiliser la filtration dans un but inverse c'est à dire pour récupérer ce qui reste sur le filtre quand ces substances sont intéressantes ou qu'elles forment un précipité.

Intérêts de la filtration:

La rétention peut se faire par deux mécanismes : Le criblage : On bloque toutes les

particules dont le diamètre est supérieur à celui des pores.

2- principe:

L'adsorption : On bloque à l'intérieur des canaux du réseau poreux des particules de taille inférieure au diamètre des pores par des forces électrostatiques

 Filtration simple: Taille des particules entre10 et 450µmMicrofiltration: Taille des particules entre 0,01 et 10 µmUltrafiltration: Taille des particules entre 0,001 et 0,01 µm

La filtration clarifiante : La filtration stérilisante :  

3-Les méthodes de filtration:

Caractéristiques d’un réseau filtrant :

La porosité Le débit

4- Filtres-substances filtrantes:

C'est la seule caractéristique sûre et elle est définie par le diamètre moyen des pores.

Pour cela on va déterminer le point bulle qui permet de mesurer le diamètre des pores ,il va permettre de déterminer la taille des particules les plus grosses pouvant passer à travers le réseau filtrant ce qui donnera une indication sur le débit.

La porosité :

On mesure le temps que met un volume donné de liquide à traverser un filtre en ml/min.

Au cours d'une filtration le débit n'est pas constant car il peut se produire un phénomène de colmatage ou les particules retenues s'accumulent à la surface du filtre et forme un gâteau qui augmente l'épaisseur du filtre.

Le débit :

Filtres non rigides Filtres rigides

Classification:

Filtres papiers : :Ce sont les plus utilisés en pharmacie, ils sont plissés ou non plissés.

fibres de cellulose,

a)- Les filtres non rigides :

laine feutrée : Elle ressemble à une chaussette, elle est obtenue par traitement de déchets textiles.

fibres plastiques : Actuellement elles sont très répanduesFiltres polyamides, polyuréthannes, polyesternylon

membranes organiques : Très poreux Stérilisables par la chaleurinconvénients : - Fragiles - Nécessitent un support rigide. -Ne conviennent pas pour les solvants organiques.

Les bougies : Les bougies de Chamberland, qui sont à

base de kaolin, permettent des filtrations très poussées puisqu'elles arrêtent même les micro-organismes. On les utilisait pour filtrer l'eau potable.

Les bougies de Berkefeld qui sont à base de silice sont très peu utilisées.

b)- Les filtres rigides :

Le verre fritté :  Il est très utilisé en industrie du fait de

son inertie chimique. C'est une poudre de verre calibrée ayant subit une fusion partielle de telle sorte que les particules se soudent les unes aux autres en laissant des espaces de dimension déterminée par la taille des particules.

Les filtres métalliques :  Ce sont des plaques perforées ou du

métal fritté.

Ils ont pour rôle d’améliorer la filtration, et de pallier aux inconvénients de la filtration (colmatage).

Les filtres fibreux ou rigides peuvent être surmontés par une couche poreuse de poudre qui :- facilite le dépôt des impuretés ;- évite le colmatage des fibres ;- retient par adsorption des impuretés diverses. La ténuité des poudres employées a une grandeimportance ; L’inconvénient des adjuvants de filtration est leur

pouvoir adsorbant souvent considérable

5-Les adjuvants de filtration:

● la poudre de charbon ;● le kaolin ;● les fibres de verre ;● la pulpe de papier ;● la terre d’infusoire ;● le silicate d’aluminium .

Ce sont:

Sous pression : Il s’agit de filtration classique sur papier, sur

un entonnoir par action de la gravité.La pression dans ce cas est due à la hauteur « h » du liquide qui surmonte le filtre.Pour accélérer cette filtration, il est possible de faire arriver le liquide sous pression , ou augmenter la pression au dessus du filtre à l’aide d’air ou de gaz inerte comprimé.

6- Les montages de filtration :

Ce sont des filtres presses pour le traitement des grands volumes de liquides. Ils sont constitués par la juxtaposition de plateaux et de cadres.

 

Au laboratoire, on utilise des entonnoirs en porcelaine et des entonnoirs en verre fritté qui servent de support à la couche filtrante ils peuvent s’adapter sur une pompe à vide.

 

Par aspiration:

Ce sont des filtres rotatifs qui sont constitués d'un cylindre dont la paroi poreuse est un réseau filtrant et où les liquides sont aspirés par le vide qui est fait à l'intérieur du cylindre.

Contrôle de la porosité Contrôle du débit Détermination des substances extractibles Contrôle de l’efficacité de la filtration dosage

7-Le contrôle de la filtration :

le diamètre « d » des pores du filtre à étudier, est reliée à une mesure de pression « p ». Connaissant la pression ,par mesure expérimentale, à l’aide d’une relation, on en déduit le diamètre des pores du filtre, soumis à l’épreuve

a-Contrôle de la porosité:

● Pour les filtres rigides :La méthode BECKHOLD :qui utilise le principe de « point de bulle »

Le diamètre « d » des pores est relié à la pression « p » par la formule :

4 α d = K p K : constante dépendant des conditions de

l’expérience, α : tension superficielle du liquide à la

température de l’expérience.

● Pour les membranes d’ester de cellulose :Le rayon des pores peut être déduit de la force nécessaire pour y faire pénétrer du mercure, dans des conditions déterminées et de la surface du filtre.

La relation est la suivante : Fr = S

on détermine le débit d’une installation de filtration, en mesurant le temps que met un volume donné de liquide pour traverser le filtre. v

V = t V : débit en ml/mn, v : volume du liquide, t : temps pour traverser le filtre.

b-Contrôle du débit:

« le débit et la vitesse d’écoulement sont proportionnels à la température, à la différence de pression des côtés de la paroi, et inversement proportionnels à l’épaisseur de la paroi ». d P . r V = N . 8 . η . L V : débit en ml par mn, N : nombre de canaux proportionnel à la surface filtrante, d P : différence de pression entre les deux faces du filtre, r : rayon moyen des canaux, η : viscosité du liquide, L : résistance du filtre exprimée par la longueur des tubes

capillaires (épaisseur du filtre).

formule de Poiseuille:

Ces substances sont solubles dans le liquide à filtrer.

En principe, un filtre ne devrait rien céder au filtrat.

c-Détermination des substances extractibles:

Il se fait par examen optique du filtrat, et, éventuellement à l’aide du compteur électronique de particules.

Pour la filtration stérilisante, on fera un contrôle de stérilité.

E- dosage:

d-Contrôle de l’efficacité de la filtration :