ESTRAZIONE L'estrazione è una tecnica molto usata nell’industria cosmetica. Consiste nella separazione di uno (o più) composti da una miscela attraverso lavaggio con un solvente organico. La miscela può essere: Solida: Estrazione solido / liquido, Liquida (in soluzione): estrazione liquido / liquido. I due casi si fondano su principi teorici identici ma richiedono, dal punto di vista tecnico apparecchiature molto diverse.

Il Processo Di Estrazione è Governato dalla Legge di Ripartizione: Se a un sistema formato da due fasi liquide immiscibili (o poco miscibili) si aggiunge un componente solubile in entrambe le fasi, esso si distribuirà nei due liquidi in maniera tale che, raggiunto l'equilibrio, il rapporto fra le sue concentrazioni rimanga costante a temperatura costante. Quindi: CA / CB = K Dove CA e CB sono le concentrazioni del composto nelle due fasi A e B K è il coefficiente di ripartizione. Si può anche scrivere: K = SA / SB dove SA e SB sono le solubilità della sostanza in esame nei due solventi Il valore di K può quindi essere calcolato dal rapporto tra le solubilità di una data sostanza nei due liquidi puri A e B.

Poiché per una data sostanza x Sx = gx /Vx avremo che K sarà definito anche da: dove gA e gB sono i grammi della sostanza presenti rispettivamente nel volume VA del solvente A e nel volume VB del solvente B. Poiché K, per una certa sostanza e temperatura e per una data coppia di solventi, deve essere costante, l'equazione ci dice che, a parità di VB, a un aumento della quantità di solvente A (VA) deve corrispondere un aumento di gA/gB: perciò, com'è d'altra parte intuitivo, aumentare la quantità di solvente estraente significa aumentare la quantità di sostanza estratta.

CRITERI PER LA SCELTA DI UN SOLVENTE ESTRAENTE: La scelta del solvente è molto importante in un processo di estrazione. Deve essere: Completamente inerte nei confronti delle sostanze da estrarre. Immiscibile o quasi con la soluzione di partenza. Selettivo, deve cioè rimuovere selettivamente il composto desiderato; questo vuol dire che il coefficiente di ripartizione K del prodotto da estrarre deve essere grande per tale composto e piccolo per tutte la altre sostanze presenti nella miscela. Facilmente allontanabile dalla sostanza estratta. Poco costoso. Utilizzabile con bassi rischi.

ESTRAZIONE Consente la separazione di un dato componente contenuto in una miscela, utilizzando un liquido. Il componente da separare può essere contenuto in una miscela di solidi o di liquidi. Il liquido, viene intimamente mescolato alla miscela e successivamente separato. Se il liquido viene aggiunto ad una miscela di solidi, in genere è sufficiente una semplice decantazione. Se invece il liquido viene aggiunto ad una miscela di altri liquidi, è necessario evidentemente che le due fasi siano immiscibili (es. olio-acqua).

I fattori che controllano il processo sono: Area di contatto fra le fasi; Tempo di contatto; Proprietà dei materiali trattati; Numero degli stadi impiegati; Eventuale ostacolo alla diffusione dovuto alla matrice solida (nel caso dei solidi).

L'andamento del processo segue l’espressione: velocità di solubilizzazione = forza motrice / resistenza la forza motrice è rappresentata dalla differenza di concentrazione del componente che deve essere trasferito (“soluto”) dall'interfaccia del solido al centro della fase solvente. Nel caso dell'estrazione liquido-liquido avremo analogamente una differenza di concentrazione fra l’interfaccia, costituita da un doppio “film”, e il centro della fase solvente.

i fattori che incidono sulla velocità del processo sono: Per la solubilizzazione di un componente solido, l'equazione può scriversi: dW/dt = Kt A (Ys - Y) dW/dt = velocità di solubilizzazione: (quantità in peso trasferita nell'unità di tempo) Kt = coefficiente di trasferimento (transfer) di massa A = area di contatto tra le due fasi Y = concentrazione del componente solubile nel centro della soluzione. Ys = concentrazione all'interfaccia (concentrazione di saturazione, alla T del sistema). i fattori che incidono sulla velocità del processo sono: aumento del termine A efficace agitazione (alto valore di Y) aumento di temperatura (aumenta la solubilità cioè il valore di Ys) e di K.

ESTRAZIONE LIQUIDO-LIQUIDO Quando i componenti di una miscela presentano temperature di ebollizione molto vicine (distillazione difficoltosa) o quando si hanno soluzioni molto diluite (la distillazione lunga quindi antieconomica) si ricorre all’estrazione Il solvente deve essere scelto opportunamente, tenendo presente le seguenti caratteristiche: Alta capacità solubilizzante nei confronti del componente da estrarre; Alta selettività; Alta stabilità e inerzia nei confronti degli altri componenti presenti in miscela; Bassa temperatura di ebollizione, per favorire in seguito la distillazione ed il recupero; Bassa viscosità, in quanto la viscosità influisce sulla diffusione del soluto nei solvente e quindi sulla velocità e resa di estrazione; Assenza di tossicità, in quanto piccole tracce possono sempre rimanere nei prodotto finiti.

Per l'estrazione di liquidi con solventi le fasi operative più importanti sono le seguenti: Miscelazione del solvente alla soluzione Separazione delle due fasi Estrazione del solvente (per distillazione).

Apparecchiature I sistemi che vengono adottati per l'estrazione liquido-liquido sono numerosi. Sono dei serbatoi, muniti di agitatori di vario tipo (a pale, ad elica, a turbina) e vengono scelti a seconda della miscela da trattare. Coppia miscelatore-decantatore M-D. Estrazione a semplice contatto: il solvente e la miscela vengono posti a contatto una sola volta. Serbatoio di decantazione.

Estrazione a semplice contatto multiplo. In questo caso l'operazione di estrazione, viene ripetuta più volte

Estrazione a contatto multiplo in controcorrente.

COLONNA DI ESTRAZIONE . Permette un'operazione continua. Il solvente più leggero della miscela, sale verso l'alto in controcorrente rispetto alla miscela.

ESTRAZIONE DI SOLIDI CON SOLVENTE Questa operazione, detta anche lisciviazione, consiste di varie processi: Trattamento del solido, per realizzare il massimo contatto col solvente. Separazione dalla fase solvente-soluto dal solido residuo insolubile. Distillazione del solvente e recupero del solido estratto. Una preventiva macinazione favorisce il contatto. Se il solvente è immiscibile con l'acqua, è spesso opportuno essiccare il materiale di partenza. La solubilizzazione del solido nel solvente può essere favorita da un aumento della temperatura, sempre che questo non implichi alterazioni di altro tipo. Fra le apparecchiature ricordiamo quella a letto fisso. Il solido (letto) è fermo, mentre il solvente lo attraversa.