Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng nano CaCO3 trong công nghiệp hóa dược

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ TRÍ DŨNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG NANO CaCO3 TRONG CƠNG NGHIỆP HĨA DƯỢC Chuyên ngành : Kỹ Thuật Hóa Học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS LA THẾ VINH Hà Nội-2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “ Nghiên cứu chế tạo ứng dụng nano CaCO3 cơng nghiệp Hóa dược” cơng trình thực hướng dẫn khoa học PGS.TS La Thế Vinh Các số liệu kết trình bày luận văn hồn tồn xác, đáng tin cậy chưa công bố cơng trình khoa học khác Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Đỗ Trí Dũng LỜI CẢM ƠN Trong q trình học tập, nghiên cứu hồn thành Luận văn này với lòng biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS La Thế Vinh – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn, bảo em thời gian thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầ y, cô Bô ̣ môn Công nghệ chất vô - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn cán bộ, kỹ sư Công ty Cổ phần Dược Phẩ m Hà Thành, thực số nội dung Luận văn Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, anh chị em, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng năm 2017 Ho ̣c Viên Đỗ Trí Dũng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 14 1 VAI TRỊ CỦA CACO3 TRONG CƠNG NGHIỆP VÀ ĐỜI SỐNG 14 1.1.1 Trong ngành xây dựng 14 1.1.2.Trong công nghệ sơn 14 1.1.3 Trong công nghiệp nhựa 15 1.1.4 Ứng dụng keo dán, vật liệu gốm 16 1.1.5 Trong công nghiệp giấy 16 1.1.6 Trong công nghiệp caosu 17 1.1.7 Trong nông nghiệp công nghiệp thực phẩm 18 1.1.8 Trong xử lí mơi trường nước 19 1.1.9.Trong y tế 20 1.2 YÊU CẦU CỦA CACO3 TRONG CƠNG NGHIỆP DƯỢC 20 1.2.1.Vai trị CaCO3 công nghiệp dược 20 1.2.2 Phụ gia thực phẩm dược phẩm ( gọi chung phụ gia dược phẩm) 21 1.2.2.1 Khái niệm 21 1.2.2.2 Canxi carbonat – phụ gia thực phẩm dược phẩm…………… 24 1.3 NGUỒN NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT CACO3 CHO CÔNG NGHIỆP DƯỢC 26 1.3.1 Sản xuất canxi carbonat từ nguyên liệu khác 26 1.3.2 Sản xuất canxi carbonat từ nguyên liệu vô (đá vôi) 27 1.3.3 Sản xuất canxi carbonat từ nguyên liệu có nguốn gốc sinh học 27 1.3.3.1 Sản xuất canxi carbonat từ vỏ trứng 27 1.3.3.2 Sản xuất canxi carbonat từ vỏ động vật sống nước 28 1.4 PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CACO3 TRONG CÔNG NGHIỆP 28 1.4.1 Công nghệ sản xuất canxi carbonat từ đá vôi dùng công nghiệp…28 1.5 CÁC NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CANXI CARBONAT TỪ VỎ HẦU 29 1.5.1 Tổng quan hàu, vỏ hàu 29 1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 30 1.5.2.1 Tại Hàn Quốc 30 1.5.2.2 Tại Nhật Bản 33 1.5.2.3 Tại Trung Quốc 34 1.5.2.4 Tại Đài Loan 35 1.5.2.5 Tại Brazil 36 1.5.3 Tình hình nghiên cứu nước 36 CHƯƠNG II 40 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG 40 2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………… 40 2.2 KỸ THUẬT SỬ DỤNG .40 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HĨA LÝ 40 2.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt 40 2.3.2 Phương pháp phân tích cấu trúc giản đồ XRD 42 2.3.3 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM 44 2.3.4 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại IR 47 2.3.5 Phương pháp kính hiể n vi điê ̣n tử truyề n qua (TEM) 48 2.3.6 Phương pháp hấp phụ đa lớp BET 50 2.4 THỰC NGHIỆM 52 2.4.1 Hóa chất - dụng cụ 53 2.4.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 54 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN ……………… 55 3.1 PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN LIỆU…………………………….55 3.2 KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ PHÂN GIẢI CaCO3 TRONG VỎ HÀU…… 58 3.3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN PHÂN GIẢI ĐẾN HIỆU SUẤT TẠO CaO…………………………………………………………………59 3.4 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ Ca(OH)2 VÀ LOẠI BỎ TẠP CHẤT…… .61 3.5 PHẢN ỨNG ĐIỀU CHẾ CaCO3……………………………………………63 3.5.1.Ảnh hưởng nhiệt độ: …62 3.5.2.Ảnh hưởng áp suất: 63 3.5.3.Ảnh hưởng thời gian phản ứng: 63 3.5.4.Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Ca(OH)2 63 3.6 PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM CaCO3……………………… 66 CHƯƠNG IV 68 THỬ NGHIỆM CaCO3 TRONG SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM 69 4.1 ĐẶC ĐIỂM NGUYÊN PHỤ LIỆU……………………………………… 70 4.1.1 Calci carbonat (CaCO3): 69 4.1.2 Tinh bột sắn: 70 4.1.3 Poly vinyl Pyrolidol (PVP): Tá dược dính 70 4.1.4 Ethanol 70%: 70 4.1.5 Bột talc: 70 4.1.6 Magnesi Stearat: 70 4.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT VIÊN CaCO3 NANG CỨNG 200 MG VÀ VIÊN NÉN 500 MG………………………………………………………75 4.2.1 Thành phẩm…………………………………………………………….75 4.2.2.Cơng thức cho đơn vị đóng gói nhỏ (1 viên): 200mg 500mg 71 4.2.3 Công thức lô: 71 4.2.4 Danh mục máy móc thiết bị dùng q trình sản xuất: 72 4.2.5 Sơ đồ công đoạn sản xuất: 73 4.2.6 Mơ tả quy trình sản xuất: 74 4.2.7 An tồn lao động vệ sinh vơ trùng: 78 4.2.8 Kiểm soát kiểm nghiệm quy trình sản xuất 79 4.2.9 Hệ thống bao bì đóng gói: 81 4.2.10 Tính tương hợp: 81 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT………………………………………………………88 II TÀI LIỆU TIẾNG ANH…………………………………………………… 90 DANH MỤC CÁC HÌ NH Hình 1.1 Giấ y 16 Hình 1.2 Cao su 17 Hình Trờ ng nấ m 18 Hình Ke ̣o 19 Hình 1.5 Phấn viết bảng 19 Hình 1.6 Mỹ phẩm 19 Hình 1.7 Công thức CaCO3 23 Hình 1.8 Sơ đờ sản xuất canxi carbonat từ đá 28 Hình 1.9 a.Vỏ hàu đặt buồng phản ứng; b Vỏ hàu dạng hỗn hợp bột mềm (xử lý điện phân sau phút); c.Vỏ hàu xử lý khí plasma sau tinh sạch, loại bỏ tạp chất 32 Hình1.10.(a)Khai thác vỏ hàu Vịnh Lăng Cơ.(b)Một lị sản xuất vơi từ vỏ hàu.37 Hình Sự nhiễu xạ tia X bề mặt tinh thể 43 Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động kính hiển vi điện tử quét (SEM) 44 Hình Nguyên lý chụp phổ hồng ngoại (IR) 48 Hình 2.4 Kính hiển vi điện tử truyền qua JEOL TEM 49 Hình mẫu vỏ hàu dùng nghiên cứu 55 Hình Giản đồ XRD mẫu vỏ hàu Hải Phòng 56 Hình 3 Phổ IR mẫu vỏ hàu biển Hải Phòng 57 Hình Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vỏ Hàu 58 Hình3.5.Giản đồ XRD mẫu vỏ hàu trước (a) sau nung (b) 90 phút 8500C…… 60 Hình 3.6 Quan hệ phụ thuộc tốc độ vôi 61 Hình 3.7 CaO sau nghiền (a) phản ứng hydrat hóa CaO (b) 62 Hình Sơ đồ điều chế CaCO3 64 Hình Phổ EDS mẫu sản phẩm CaCO3 65 Hình 3.10 Ảnh TEM mẫu sản phẩm CaCO3 66 Hình 3.11 Giản đồ XRD vỏ hàu, CaO, Sản phẩm CaCO3 66 Hình 3.12 Phổ IR vỏ hàu sản phẩm CaCO3 67 Hình 3.13 Ảnh SEM mẫu sản phẩm CaCO3 68 Hình 3.14 Kết đo BET sản phẩm CaCO3 68 Hình Tủ sấy tĩnh, sấy nhiệt độ 500C – 600C……………………………….76 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Các tiêu canxi carbonat 24 Bảng Tiêu chuẩn CaCO3 theo thị 2008/128 / EC JECFA 25 Bảng Thành phần lý hóa vỏ hàu, đá vôi Hàn Quốc sau nung 31 Bảng Thành phần hóa học vỏ hàu 37 Bảng Thành phần mẫu vỏ hàu Hải Phòng 55 Bảng Ảnh hưởng thời gian nung đến hiệu suất tạo CaO 59 Bảng Kết kiểm nghiệm Calci carbonat (CaCO3): 69 Bảng Công thức cho đơn vị đóng gói nhỏ 71 Bảng Công thức lô Số lượng 1.000 viên .71 Bảng 10 Danh mục máy móc thiết bị .72 52 Abdul-Rauf Ibrahim, Jean Bosco Vuningoma, Yan Huang, Hongtao Wang and Jun Li, Rapid Carbonation for Calcite from a Solid-Liquid-Gas System with an Imidazolium-Based Ionic Liquid, Int J Mol Sci 2014, 15, 11350-11363; doi:10.3390 53 Domingo, C.; Loste, E.; Gomez-Morales, J.; Garcia-Carmona, J.; Fraile, J Calcite precipitation by a high-pressure CO2 carbonation route J Supercrit Fluids 2006, 36, 202–215 54 Michal H Umbreit and Agnieszka Jedrasiewicz, Application of infrared spectrophotometry to the identification of inorganic substances in dosage forms of antacida group, Acta poloniae pharmaceutica – Drug Research, Vol.57 No.2, pp 83-91 (2000) 55 Xiaojie Liu, Hui Wang, Changhua Su, Pengwei Zhang, Jinbo Bai, Controlled fabrication and characterization of microspherical FeCO3 and -Fe2O3, Journal of colloid and interface science 351 (2010), pp 427-432 56 Ung-Kyu Choi, Ok-Hwan Lee, Young-Chan Kim Effect of Calcinated Oyster Shell Powder on Growth, Yield, Spawn Run, and Primordial Formation of King Oyster Mushroom (Pleurotus Eryngii) Molecules 2011, 16, 2313-2322; doi:10.3390/molecules16032313 57 Abdul-Rauf Ibrahim, Jean Bosco Vuningoma, Yan Huang, Hongtao Wang and Jun Li Rapid Carbonation for Calcite from a Solid-Liquid-Gas System with an Imidazolium-Based Ionic Liquid Int J Mol Sci 2014, 15, 11350-11363; doi: 10.3390/ijms 150711350 88 Phụ lục Một số hình ảnh trình điều chế CaCO3 từ vỏ hàu PTN Phụ lục Một số hình ảnh trình sản xuất thuốc có sử dụng phụ gia CaCO3 89 Phụ lục Một số hình ảnh trình điều chế CaCO3 từ vỏ hầu PTN Hinh.1: Mẫu vỏ hàu làm thí nghiệm Hinh.2 Vỏ hàu sau nung Hinh 3: Lấ y vỏ hàu sau nung khỏi lò Hinh 4: Để nguô ̣i vỏ hàu sau nung Hinh 5: Vỏ hàu sau nung Hinh 6: Nghiề n miṇ vỏ hàu Phụ lục Một số hình ảnh q trình sản xuất thuốc có sử dụng CaCO3 Hình.1: Calci carbonat Hình.2: Đường lactose Hình 4:Poly vinyl Pyrolidol (PVP): Tá dược dính Hình 5: Bột talc Hình.7: Ethanol 70% Hình 8: Dây bột nguyên liệu Hình 3: Tinh bột sắn Hình 6: Magnesi stearat Hình 9: Cân Bột Đơn Phụ lục Một số kết đo sử dụng phương pháp phân tích A Giản đồ nhiễu xạ tia X vỏ hàu, sản phẩm CaO, sản phẩm CaCO3 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - CaCO3 2000 1900 1800 d=3.043 1700 1600 1500 1400 1300 Lin (Cps) 1200 1100 1000 900 800 700 d=1.248 d=1.236 d=1.297 d=1.339 d=1.358 d=1.441 d=1.422 d=1.627 d=1.605 d=1.473 d=1.916 d=2.095 d=1.877 d=1.525 d=1.516 100 d=1.587 200 d=2.184 d=2.942 300 d=2.593 400 d=2.845 d=3.865 d=2.496 500 d=2.287 600 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: VinhBK CaCO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.113 ° - End: 80.088 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 20.113 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-072-1937 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.99400 - b 4.99400 - c 17.08100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c (167) - - 368.927 - I/Ic PD Hình Giản đồ XRD mẫu vỏ hầu Hải Phòng Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - CaO 1500 1400 1300 d=2.404 1200 1100 1000 800 600 d=1.699 d=2.776 700 d=1.488 d=1.562 d=1.647 d=1.802 d=1.872 d=1.936 d=1.992 d=2.096 d=2.184 d=2.331 d=2.473 100 d=3.054 d=3.880 200 d=2.639 d=2.850 300 d=1.388 400 d=1.449 d=3.495 500 d=3.711 Lin (Cps) 900 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: VinhBK CaO.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.113 ° - End: 80.088 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.113 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-070-4068 (C) - Calcium Oxide - CaO - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 4.80700 - b 4.80700 - c 4.80700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - - 111.077 - I/Ic PD 01-072-0916 (C) - Anhydrite - Ca(SO4) - Y: 23.55 % - d x by: - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 7.00600 - b 6.99800 - c 6.24500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Base-centered - Amma (63) - - 306.180 - I/I Hình Giản đồ XRD vỏ hàu Hải Phòng sau nung nhiệt 8500C 90 phút 80 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - CaCO3 2000 1900 1800 d=3.043 1700 1600 1500 1400 1300 1100 1000 900 800 700 d=1.248 d=1.236 d=1.297 d=1.339 d=1.358 d=1.441 d=1.422 d=1.473 d=1.627 d=1.605 d=1.916 d=2.095 d=1.877 d=1.525 d=1.516 100 d=1.587 200 d=2.593 d=2.942 300 d=2.845 400 d=2.184 d=2.496 500 d=2.287 600 d=3.865 Lin (Cps) 1200 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: VinhBK CaCO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.113 ° - End: 80.088 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 20.113 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-072-1937 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.99400 - b 4.99400 - c 17.08100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c (167) - - 368.927 - I/Ic PD Hình Giản đồ XRD sản phẩm CaCO3 Hình Giản đồ XRD vỏ hàu vỏ hàu, sản phẩm CaO , sản phẩm CaCO3 80 B Phổ hồng ngoại vỏ hàu sản phẩm CaCO3 Vo so 629.2 100 90 80 50 1796.5 30 712.7 40 1083.9 2514.0 2874.1 2980.8 60 3439.8 %Transmittance 70 1500.8 878.0 20 10 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 5: Phổ hồng ngoại vỏ hàu Hải Phòng mau bot 100 60 50 40 712.3 1797.4 30 875.4 20 10 1416.0 %Transmittance 70 2513.1 3456.3 80 2874.1 2982.4 90 -10 3500 3000 2500 2000 1500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 4.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình Phổ hồng ngoại sản phẩm CaCO3 1000 500 Hình Phổ IR vỏ hầu sản phẩm CaCO3 C Giản đồ phân tích nhiệt (DTA-TGA) vỏ hàu Hình Hình Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vỏ Hàu D Phổ tán sắc lượng tia X (EDS) sản phẩm CaCO3 Hình Phổ EDS mẫu sản phẩm CaCO3 E Ảnh CaCO3, hiển vi điện tử quét Hình 10 Ảnh TEM mẫu sản phẩm CaCO3 F Ảnh SEM mẫu sản phẩm CaCO3 26/3/2016 Hình 11 Ảnh SEM mẫu sản phẩm CaCO3 G Kết đo diện tích bề mặt hấp phụ BET Hình 12 Kết đo BET sản phẩm CaCO3 Hình 10: Trộn bột Kép Hình 13: Máy đóng viên nang Hình 16: Sản Phẩm Viên Nang Hình 11: Máy tạo Cốm Hình 14: Máy đóng viên nang Hình 17: Máy Tạo viên Nén Hình.12: Hạt Cốm Bán Thành Phẩm Hình 15: Quá trình tạo viên nang Hình 18: Sản phẩm viên nén Hình 19: Sản Phẩm Viên Nén \ Hinh 7: Bô ̣t vỏ hàu sau nghiề n Hinh 8: Chuẩ n bi ̣nước cho công đoa ̣n hydrat hóa Hinh 9: Đo nhiê ̣t đô ̣ nước Hinh 10: Hydrat hóa CaO Hinh 11: Khuấ y trô ̣n cho quá triǹ h Hydrat hóa Hinh 12: Lọc sữa Vôi Hinh 13:Carbonat hóa dung dich ̣ sữa vôi Hinh 15: Sấ y sản phẩ m thu đươ ̣c ở nhiê ̣t đô ̣ 1000C Hinh 14: Lo ̣c rửa chân không sản phẩ n CaCO3 thu đươ ̣c Hinh 16: Sản phẩ m CaCO3 sau sấ y khô ... đáp ứng yêu cầu làm phụ gia cho dược phẩm Vì đề tài " Nghiên cứu chế tạo ứng dụng nano CaCO3 công nghiệp Hóa dược " vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu. .. để sản xuất dược phẩm Vì đề tài " Nghiên cứu chế tạo ứng dụng nano CaCO3 công nghiệp Hóa dược " vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: + Đề tài nghiên cứu xây dựng... phẩm cuối (CaCO3) khảo sát ứng dụng CaCO3 công nghiệp dược Trên sở kết thu đưa quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm CaCO3 có kích thước nano mét từ vỏ hàu để ứng dụng cho công nghiệp dược 2.2