ΒΡΙΣΚΕΣΤΕ ΕΔΩ:   Αρχική σελίδα > ΠΡΟΪΟΝΤΑ > Επεξηγήσεις > Εκχύλιση


Εκχύλιση

ΕΚΧΥΛΙΣΗ
Η εκχύλιση είναι μια από τις παλαιότερες χημικές δραστηριότητες του ανθρώπου. Η παρασκευή ενός αφεψήματος (καφέ, τσάι, κλπ), αλλά και άλλες ανάλογες διαδικασίες, όπως η παραλαβή ενός αρώματος, μιας χρωστικής ή μιας δραστικής φαρμακευτικής ουσίας από μια φυτική πρώτη ύλη, είναι κατά βάση αρχέγονες διαδικασίες εκχύλισης, όπου το επιθυμητό συστατικό με τη χρήση συνήθως θερμού νερού μεταφέρεται από την φυτική πρώτη ύλη στην υδατική φάση. Η εκχύλιση νοείται σαν την διαδικασία όπου μεταφέρεται μια ουσία από μια φάση όπου βρίσκεται είτε υπό μορφή διαλύματος είτε διασποράς σε μια υγρή φάση. Με την τεχνική της εκχύλισης η απομόνωση μιας ουσίας από ένα μίγμα γίνεται με τη στενή επαφή του με ένα διαλυτικό μέσο το οποίο την διαλύει εκλεκτικά. Το αρχικό μίγμα μπορεί να είναι ένα στερεό ή υγρό φυσικό υλικό ή ένα ακατέργαστο μίγμα μιας αντίδρασης. Ανάλογα με την περίπτωση εφαρμόζεται και διαφορετική τεχνική.

Είναι προφανές, ότι καθοριστικός παράγοντας στην διαδικασία της εκχύλισης είναι ο χρησιμοποιούμενος διαλύτης. Ένας κατάλληλος διαλύτης θα πρέπει να διαλύει, αν είναι δυνατόν εκλεκτικά την οργανική ουσία που πρόκειται να εκχυλιστεί, να μην αντιδρά με αυτήν, να απομακρύνεται εύκολα, να μην είναι εύφλεκτος ή τοξικός. Τα δύο τελευταία κριτήρια παρόλο που είναι επιθυμητά δεν είναι πάντα εύκολο να ικανοποιηθούν και οι εργασίες της εκχύλισης θα πρέπει να γίνονται με την μεγαλύτερη δυνατή προσοχή. Ανάλογα με το είδος και την φυσικοχημική κατάσταση του ακατέργαστου υλικού από όπου θα γίνει η εκχύλιση διακρίνονται δύο κύριες κατηγορίες διαλυτών, οι υδατικοί και οι οργανικοί. Οι υδατικοί διαλύτες (νερό, αραιά διαλύματα ανόργανων οξέων και βάσεων) χρησιμοποιούνται για την παραλαβή από μια οργανική μη αναμίξιμη με το νερό φάση πολικών ενώσεων, όπως οξέων και βάσεων υπό ιονική μορφή αλλά και άλλων ιονικών ή ιδιαίτερα πολικών ενώσεων. Η χρήση τους θα εξεταστεί στον διαχωρισμό μίγματος όξινων βασικών και ουδετέρων συστατικών. Οι οργανικοί διαλύτες είναι οι κοινοί μη αναμίξιμοι με το νερό οργανικοί διαλύτες (αιθέρας, χλωροφόρμιο, διχλωρομεθάνιο κλπ),οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την παραλαβή ουδετέρων οργανικών ουσιών από υδατικά διαλύματα ή αιωρήματα. Είναι οι κατεξοχήν οργανικοί διαλύτες εκχύλισης, δεδομένου ότι και οι παραπάνω αναφερόμενοι υδατικοί διαλύτες είναι κατά βάση βοηθητικοί διαλύτες με την έννοια ότι χρησιμοποιούνται στους χημικούς διαχωρισμούς μέσω της εκχύλισης των όξινων και βασικών από τα ουδέτερα συστατικά των μιγμάτων. Και σ’ αυτές τις περιπτώσεις η τελική πράξη της εκχύλισης αφορά παραλαβή των οργανικών συστατικών που γίνεται με κατάλληλο οργανικό διαλύτη.

Γενικότερα η παραλαβή των οργανικών ουσιών από διαλύματα και αιωρήματα, γίνεται με ανάμιξη του υδατικού μίγματος με ένα μη μιγνυόμενο με το νερό οργανικό διαλύτη, το προϊόν μεταφέρεται στην οργανική στοιβάδα και μπορεί να ανακτηθεί με την απομάκρυνση του διαλύτη. Στις περισσότερες περιπτώσεις η ανάμιξη των δύο φάσεων γίνεται σε ένα διαχωριστικό χωνί, όπου αναταράσσονται έτσι ώστε να έλθουν σε στενή επαφή και να αποκατασταθεί ισορροπία των διαλελυμένων ουσιών στις δύο φάσεις οπότε και  διαχωρίζονται. Η γενική αρχή στην οποία στηρίζεται η εκχύλιση είναι ο γνωστός νόμος κατανομής του Nernst, συμφώνα με τον οποίο ο λόγος των συγκεντρώσεων μιας ουσίας διαλελυμένης σε δύο μη αναμιγνυόμενες υγρές φάσεις Α και Β, στην κατάσταση ισορροπίας είναι σταθερός για μια δεδομένη θερμοκρασία.

dist12 
Η εκχύλιση από μείγματα στερεών αποτελεί τον κύριο τρόπο παραλαβής διάφορων φυσικών προϊόντων από τις πρωτογενείς πηγές τους. Στη κατηγορία αυτή των εκχυλίσεων μπορούν να αναφερθούν σπουδαίες βιομηχανικές διαδικασίες όπως η παραλαβή της ζάχαρης από τα τεύτλα ή το ζαχαροκάλαμο, η παραλαβή ελαίων από ορισμένους ελαιούχους σπόρους και πολλές άλλες βιομηχανικές διαδικασίες παραλαβής φυσικών προϊόντων. Σημειώνεται ότι η εκχύλιση είναι συνήθως η κύρια διαδικασία παραλαβής των αλκαλοειδών από τα φυτά (φύλλα, ρίζες, καρπούς κλπ), των γευστικών συστατικών από διάφορους σπόρους, των αρωμάτων από άνθη κλπ. Μια απλή εκχύλιση ενός στερεού μπορεί να γίνει με θέρμανση της ουσίας με ένα διαλύτη και στη συνέχεια απόχυση ή διήθηση του θερμού μίγματος. Για μικρές ποσότητες η διαδικασία αυτή μπορεί να γίνει σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα με προσαρμοσμένο ένα μακρύ γυάλινο σωλήνα σαν κάθετο ψυκτήρα και η εργασία αυτή να επαναληφθεί πολλές.

Στο εργαστηριακό επίπεδο η εκχύλιση από στερεά μίγματα γίνεται συνήθως με τη συσκευή Soxhlet. Η συσκευή Soxhlet αποτελείται από μια γυάλινη κυλινδρική φιάλη μέσα στην οποία τοποθετείται το προς εκχύλιση φυτικό υλικό ή τρόφιμο μέσα σε ειδική «φύσιγγα» πολυκυτταρίνης, στην οποία τοποθετείται υαλοβάμβακας στο επάνω μέρος. Η κυλινδρική φιάλη είναι κλειστή στο κάτω μέρος της και επικοινωνεί με πλευρικό άνω σωλήνα με σφαιρική φιάλη ζέσεως που βρίσκεται στο κάτω μέρος της συσκευής, η οποία με τη σειρά της επικοινωνεί με το άνω μέρος με κάθετο ψυκτήρα (εικόνα 7). Στην σφαιρική φιάλη μεταφέρεται οργανικός διαλύτης, που θα χρησιμοποιηθεί για την εκχύλιση και η φιάλη θερμαίνεται με θερμαντικό μανδύα (όχι με γυμνή φλόγα) μέχρι το σημείο βρασμού του διαλύτη. Οι ατμοί του διαλύτη περνάνε μέσω του πλευρικού σωλήνα που περιέχει την φύσιγγα με το δείγμα προς εκχύλιση, έτσι πραγματοποιείται ο πρώτος σιφωνισμός. Όταν όμως ο υγρός διαλύτης ξεπεράσει το ύψος της φύσιγγας επανέρχεται αυτόματα στην υποκείμενη σφαιρική φιάλη ζέσεως μέσω δεύτερου πλευρικού σωλήνα σιφωνισμού. Με αυτό τον τρόπο γίνονται επαναλαμβανόμενες εκχυλίσεις για περίπου 2 έως 6 ώρες μέχρι πλήρους παραλαβής του συστατικού (ελαίου). Στη συνέχεια, ο διαλύτης που περιέχει τα αρωματικά έλαια υποβάλλεται σε εξάτμιση για να γίνει ο διαχωρισμός από τα οργανικά έλαια
 

ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΧΥΛΙΣΗΣ
Η μέθοδος της εκχύλισης χρησιμοποιείται για την παραλαβή του αιθέριου ελαίου από φυτικά υλικά, τα οποία είναι ευπαθή στην απόσταξη, όπως άνθη και φύλλα. Ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο εκχυλιστικό υλικό, διακρίνεται σε εκχύλιση με ψυχρό λίπος, εκχύλιση με θερμό λίπος, με πτητικούς διαλύτες και σε υπερκρίσιμη εκχύλιση.

1.    Εκχύλιση με πτητικούς διαλύτες
Ως διαλύτες χρησιμοποιούνται κυρίως ο πετρελαϊκός αιθέρας, το βενζόλιο, η αιθυλική αλκοόλη. Το προϊόν που λαμβάνεται κατά την εκχύλιση, μετά την απομάκρυνση του πτητικού διαλύτη, εκτός από το αιθέριο έλαιο περιέχει και άλλες ουσίες, όπως κύρους και χρωστικές. Μετά από επεξεργασία με αιθυλική αλκοόλη λαμβάνεται τελικά το αιθέριο έλαιο. Ως διαλύτες για την παραλαβή αιθέριων ελαίων χρησιμοποιούνται κυρίως οργανικοί, μη πολικοί διαλύτες όπως ο πετρελαϊκός αιθέρας, το βενζόλιο, το εξάνιο κ.ά. Η μέθοδος αυτή εφαρμόστηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο Robiquet το 1835 για παραλαβή αιθέριων ελαίων από άνθη. Με την εκχύλιση με μη πολικούς οργανικούς διαλύτες λαμβάνονται τα αιθέρια έλαια ποσοτικά, αλλά τα αιθέρια έλαια έχουν συνήθως σκοτεινό χρώμα γιατί περιέχουν ποσότητες χρωστικών που, διαλύονται στο διαλύτη, (όπως χλωροφύλλες, καροτενοειδή). Το πλεονέκτημα της εκχύλισης με διαλύτες είναι ότι παραλαμβάνεται όλο το αιθέριο έλαιο (και όχι μόνο τα πτητικά συστατικά, όπως στην απόσταξη). Τα μειονεκτήματα της εκχύλισης με διαλύτες είναι:
•    Το αιθέριο έλαιο έχει χρώμα σκοτεινό
•    Για την εκχύλιση χρειάζεται καλά ειδικευμένο προσωπικό και μεγαλύτερη δαπάνη.
•    Τα έξοδα (διαλύτης-εργατικά κλπ.) είναι μεγαλύτερα από εκείνα της απόσταξης.

dist2

2.    Εκχύλιση με εμβάπτιση
Στην εκχύλιση με εμβάπτιση, το δείγμα εμβαπτίζεται σε κατάλληλο οργανικό διαλύτη και αναδεύεται συνεχώς. Ο μηχανισμός για την μεταφορά μάζας στην όλη διεργασία είναι καθοριστικός, επειδή τις περισσότερες φορές η υγρή φάση περιέχεται είδη στο στερεό. Όταν ο διαλύτης έρθει σε επαφή με το στερεό πραγματοποιείται μια σειρά από βήματα που επηρεάζουν το διαχωρισμό του συστατικού από το στερεό και την παραλαβή του στον όγκο του διαλύτη. Αρχικά, ο διαλύτης εισέρχεται στο εσωτερικό του στερεού φυτικού ιστού, διαλυτοποιεί το συστατικό και εξέρχεται το συστατικό από το στερεό ιστό. Στην συνέχεια, λαμβάνει χώρα η μεταφορά του συστατικού από την εξωτερική επιφάνεια του στερεού προς τον όγκο του διαλύτη. Στην συνέχεια, πραγματοποιείται εξάτμιση του διαλύτη και παραλαμβάνεται το συστατικό (εκχύλισμα – αιθέριο έλαιο).

3.    Εκχύλιση με ψυχρό λίπος
Η εκχύλιση με ψυχρό λίπος αποτελεί βελτίωση του τρόπου παρασκευής αρωματικών αλοιφών. Το λίπος που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι καθαρό και ημίσκληρο. Το λίπος έχει την ικανότητα να απορροφά και να συγκρατεί τις πτητικές ουσίες με τις οποίες έρχεται σε επαφή. Η εκχύλιση διαρκεί 24-30 h, ενώ το λαμβανόμενο λίπος μαζί με το αιθέριο έλαιο ή διατίθεται ως έχει ή επεξεργάζεται με αλκοόλη. Είναι βελτίωση της μεθόδου παρασκευής αρωματικών αλοιφών που χρησιμοποιούνταν στην αρχαιότητα όπου έβαζαν άνθη, ρίζες κλπ σε δοχεία που περιείχαν λίπος. Χρησιμοποιήθηκε πολύ στο παρελθόν άλλα σήμερα έχει σχεδόν εγκαταλειφθεί.

4.    Εκχύλιση με υδρόφιλους διαλύτες
Τελευταία χρησιμοποιούνται υδατοδιαλυτοί διαλύτες ως εκχυλιστικά μέσα ή σε ανάμιξη με το νερό, για την παραλαβή των περισσοτέρων φυτικών συστατικών, που χρησιμοποιούνται στην κοσμετολογία. Τέτοιοι διαλύτες είναι η αιθυλενογλυκόλη, προπυλενογλυκόλη, η βουτεενογλυκόλη.

5.    Υπερκρίσιμη Εκχύλιση (SFE)
Κάθε συστατικό σε θερμοκρασία και πίεση πάνω από το κρίσιμο σημείο (το σημείο που αλλάζει φάση) βρίσκεται σε υπερκρίσιμη κατάσταση. Πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία ένα συστατικό που είναι αέριο δεν μπορεί να υγροποιηθεί παρόλη την εφαρμογή υψηλής πίεσης. Η κρίσιμη πίεση είναι των ατμών του αερίου σε κρίσιμη θερμοκρασία. Το ρευστό σε υπερκρίσιμο περιβάλλον διατηρεί τις ιδιότητες τόσο της υγρής όσο και της αέριας φάσης. Η υπερκρίσιμη εκχύλιση είναι μια ραγδαία αναπτυσσόμενη μέθοδος διαχωρισμού, χρησιμοποιώντας διαλύτες όπως το διοξείδιο του άνθρακα CO2 σε υπερκρίσιμες συνθήκες. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την πλήρη απομάκρυνση του CO2 από το εκχύλισμα, με μια απλή εκτόνωση σε ατμοσφαιρική πίεση. Βασικό μειονέκτημα της μεθόδου είναι η μεγάλες πιέσεις λειτουργίας, που συνεπάγεται μεγάλο κόστος, καθώς επίσης και η πολυπλοκότητά της.

6.    Εκχύλιση με υπερήχους
Στην εκχύλιση με υπέρηχους, το δείγμα τοποθετείται με κατάλληλο οργανικό διαλύτη σε λουτρό υπερήχων. Η διάδοση των υπερήχων χαρακτηρίζεται από ελάχιστη συχνότητα 16kHz και προκαλεί κίνηση του υγρού λόγω συμπίεσης και αραίωσης. Με την αύξηση της πίεσης επιτυγχάνονται φαινόμενα διείσδυσης και μεταφοράς, ενώ με την αύξηση της θερμοκρασίας επιταχύνονται φαινόμενα διάχυσης και διαλυτοποίησης. Με την χρήση των υπερήχων μειώνεται ο χρόνος εκχύλισης, χρησιμοποιούνται μικρότεροι όγκοι διαλυτών και εκχυλίζονται ταυτόχρονα πολλά δείγματα. Η εκχύλιση με υπέρηχους εφαρμόζεται στον προσδιορισμό ενώσεων που είναι θερμικά ασταθείς.

Εκτύπωση

" Η εταιρεία μας απευθύνεται κυρίως στο χονδρεμπόριο, στούς συσκευαστές, στους μεταποιητές, στην βιομηχανία τροφίμων και ασφαλώς στα καταστήματα λιανικής σε όλη την Ελλάδα "...