Ekstraksiyon (Latince ekstranlardan, özütleme), bir veya daha fazla bileşen, katı, sıvı veya gaz halindeki maddelerden oluşan bir karışımdan (katı, sıvı veya gaz halinde) bir ekstraksiyon ajanı ile ayrılan herhangi bir ayırma işlemi olarak adlandırılır , Bu durumda, özütlenen madde hala çözelti halindeyken, bir özüt olarak anılır. Çıkarılan madde değiştirilmemiş ise (örneğin, yalnızca çözünmüş veya adsorbe edilmiş), bu ekstraksiyon fiziksel bir işlemdir. Maddenin kimyasal reaksiyona girmesi kimyasal bir süreçtir.
Bir özücü bir özütleme maddesi olarak kullanılırsa, özütlenecek maddeler, saf çözücü madde karışımından daha iyi erir; çözücü, içindeki karışımdan daha fazla özünen maddeyi çeker. Maddelerin çözünürlüğüne göre su ve su buharı, alkoller, terpenler, dietil eter, bitkisel yağlar, klorlu hidrokarbonlar veya n-heksan gibi asitler, bazlar ve sıvılaştırılmış karbon dioksit organik çözücüler olarak kullanılır. Basınç ve sıcaklık genellikle maddelerin çözünürlüğünü arttırır, bu nedenle sıcak özücü ve / veya basınç altındaki bazı ekstraksiyonlar yapılır, soğuk ekstraksiyon örneği tuz çubuklarında tuz üretimi sırasında kaya tuzunun üretilmesidir.
Bununla birlikte, “ekstraksiyon” veya “ekstraksiyon” genel terimi sadece eritme işlemleri için değil, manyetik bir ayırıcı da bir karışımdan manyetik ayırma ile manyetik maddeleri “özümleyebilir” veya bir madde filtrasyon veya çökeltme gibi diğer ayırma yöntemleri ile çökeltilir Ya da pervaporasyon. Böylece, bu yöntemler ekstraksiyon için klasik olarak sayılmasa bile, “ekstraksiyon” yapar.
Ekstraksiyon Çeşitleri
Sıvı-sıvı ekstraksiyon
Sıvı-sıvı ekstraksiyon’da ayırma hunisi kullanılır. Bu yöntem iki sıvının yoğunluk farkından yararlanılarak uygulanır. Karışım ayırma hunisine konulduğunda yoğunluğu küçük olan sıvı üstte, büyük olan ise altta toplanır. Yoğunlukları birbirine yakın olan maddeler kolay ayrılmaz. Bu durumda su fazını, NaCl gibi bir tuzla doyurup yoğunluğunu arttırmak gerekir ya da ayırma hunisini çalkalayarak ayrılma sağlanır. Su içindeki organik maddeyi, organik çözücü fazına alabilmek için ayırma hunisi çalkalanırken çalkaladıkça oluşan gazın çıkması için musluk hafifçe açılır. Gaz çıkışı bitene kadar bu işlem devam ettirilir. Daha sonra üstteki faz musluğun hizasına gelinceye kadar alt faz huniden boşaltılır. Sonra üst faz üst kapaktan alınır. Çünkü bu faz da musluktan akıtılırsa altta az da olsa kalmış olan diğer madde üst faza karışıp safsızlık oluşturabilir…
Katı-sıvı ekstraksiyon
Katı-sıvı ekstraksiyon başlıca doğal ve biyolojik örneklerle ilgili uygulamalarda kullanılır.
Katı-sıvı ekstraksiyonunda katının içerdiği maddelerden biri veya bir bölümü uygun bir çözgen ile ekstrakte edilir. Katıların ekstraksiyonu genellikle uzun zaman aldığı için sürekli ekstraksiyon yöntemleri tercih edilir. Maddenin katı içinden diffüzlenmesi yavaş bir işlem olduğu için katı örnek ince toz haline dönüştürüldükten sonra ekstrakte edilmelidir. Böylece maddenin çözgenle daha fazla teması sağlanır.
Katı-sıvı ekstraksiyonda ise Soxhlet Ekstraktörü denen bir cihaz kullanılır.
Soxhlet ekstraksiyon cihazı
Soxhlet ekstraksiyon yöntemi narin bitkilerden yüksek miktarda fakat en basit ve en ucuz yolla essansiyal yağ elde etmek için kullanılır.
Soxhlet ekstraksiyon yöntemini uygulayabilmek için katı materyal kurutulur, küçük parçalara ayrılır ve bu katı parçacıklar selülozdan yapılmış olan ekstraksiyon kartuşuna doldurulur. Bu kartuş da ekstraksiyon kolunun içine yerleştirilir. Cam balona solvent olarak kullanılacak kimyasal madde konulur ve ısıtıcı yardımıyla bu maddenin buharlaşması sağlanır. Buharlaşan çözgen ekstraksiyon kolundan geçerek geri soğutucuya ulaşır. Geri soğutucuda yoğunlaşan çözgen tekrar ekstraksiyon koluna gelerek kartuş içerisinde bulunan maddeyi çözer ve cam balona geri döner. İşte bu işlem sürekli tekrarlanarak ekstraksiyon tamamlanmış olur.
Ekstraksiyon Kullanım Alanları
Organik kimya endüstrisi
Teknik nedenlerden dolayı damıtma veya düzeltmenin mümkün olmadığı veya ekstraksiyon işlemi daha uygun maliyetli olduğunda çıkarma her zaman kullanılır. Durum böyle olabilir;
Değer bileşeni, karışımın kaynama sıcaklığına erişmeden önce parçalanır ve damıtma, indirgenmiş basınç altında gerçekleştirilmez. Bu nedenle antibiyotikler veya doğal maddeler gibi ısıya duyarlı maddeler ekstrakte edilir.
Karışım bir azototropa sahiptir ve ekstrakt rektifiye etme veya iki baskı usulü gibi özel rektifikasyon yöntemleri kullanmak istememektedir. Bu nedenle BTX aromatikleri karışımlarından sık sık çıkarılır.
Ayrılacak olan bileşenlerin göreceli uçuculuğu arasındaki kaynama sıcaklığı farkı çok düşüktür.
Ağır kazanın küçük bir kısmı düşük kazandan alınmalıdır.
İnorganik kimya endüstrisi
Boksit – alüminyum üretimi için hammadde
Süzdürme veya metal tuzu ekstraksiyonu, titanyum dioksit (TiO2) elde etmek veya demir hidroksitten serbest boksit cevheri elde etmek için değiştirilemeyen önemli bir işlemdir. Boksit, birçok alüminyum ve demir hidroksit ve oksit içeren bir cevherdir (doğal karışım karışımıdır). Sodyum hidroksit solüsyonunda kostik sindirimde çözünen alüminyum hidroksit daha sonra alüminyum likörden kırmızı çamurdan (demir hidroksit) elde edilebilir ve ateşleme ve elektroliz yoluyla alüminyuma dönüştürülebilir.
Gıda endüstrisi
En önemli uygulama alanı, yağlı tohumlardan çıkan yenilebilir yağların preslenerek ve hekzan çözücü ile ekstre edilmesiyle çıkarılmasıdır. Yenilebilir yağ, çözücünün damıtılarak elde edilen yağ ve çözücü karışımından (Miszella) elde edilir.
Daha yeni bir ekstraksiyon metodu, süperkritik çözücüler ile ekstre etme işlemidir. Yüksek basınç ve sıcaklıklarda gazlar ve sıvılar, çözücünün fiziksel özelliklerinin gazınkiyle aynı olmadığı ve bu aralığa süperkritik denilen bir durumu varsayar. En önemlisi kritik karbon dioksit (CO2) kullanılmasıdır.
Öğütülmüş kahvenin su ekstraksiyonu ve ekstraktın püskürterek kurutulması veya dondurularak kurutulması, toz haline getirilmiş kahve veya dondurularak kurutulmuş kahve sağlar. Bu işlem, örneğin Deutsche Extrakt Kaffee GmbH ve Nestlé AG’ye endüstriyel ölçekte uygulanır.
biyoteknoloji
Proteinler çoğu organik çözücü tarafından denatüre olduğundan, biyoteknolojide ekstraksiyon için sulu 2 fazlı sistemler kullanılır. İlke, iki ayrı aşamayı oluşturan iki çözümün karışımına dayanır. Bunların örnekleri polietilen glikol (PEG) ve dekstran çözeltileri veya PEG / tuz sistemidir. Ürün, dağıtım katsayısına göre iki fazda farklı şekilde çözülür.
Toprak iyileştirme
Toprağın iyileştirilmesi durumunda, kirleticiler, kirlenmiş topraklardan farklı çözücülerle ekstrakte edilebilir. Bu amaçla, yüksek basmçlı ekstraksiyonun, şerbetçilerin veya yağların ve yağların, yüksek basınçlı kahve ekstraksiyonuna benzer şekilde, örneğin karbon dioksit gibi sıkıştırılmış gazlar ile ekstrakte edildiği de uygun olduğu bulunmuştur.
Eczane
İlaçlar veya kozmetik için farmasötik ilaçlardan ilaç ekstraktlarının tıbbi bitkilerden çıkarılmasıyla hazırlanması, eczanenin merkezi bir alandır.