ESTRAZIONE CON SOLVENTE o ESTRAZIONE SOLIDO - LIQUIDO

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Rosangela Maggio
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DEFINIZIONE E l operazione con cui un soluto disperso in una matrice solida inerte (cioè senza alcuna affinità per il soluto) viene estratto mediante un solvente liquido, anch esso inerte.

1 DEFINIZIONE E l operazione con cui un soluto disperso in una matrice solida inerte (cioè senza alcuna affinità per il soluto) viene estratto mediante un solvente liquido, anch esso inerte. Applicazioni nella produzione di: oli vegetali; zucchero; infusi (the, caffè,..); estratti aromatici; liquori. Il fenomeno può anche essere parte integrante di una operazione più complessa (ad es. fermentazione con macerazione). Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 1

2 Avviene in 4 fasi: FENOMENOLOGIA - Fase di imbibizione, suddivisibile a sua volta in 3 sotto fasi: - dilavamento superficiale o leaching; - diffusione del solvente nelle microporosità (si crea una fase imbibente continua di solvente); - diffusione del solvente nelle cellule; - Fase di dissoluzione (si crea una soluzione concentrata di soluto nel solvente all interno delle cellule); - Fase di trasporto del soluto (fenomeno limitante): per diffusione il soluto diffonde verso l esterno delle cellule e del solido. Si può affermare che il fenomeno si arresti quando la concentrazione di soluto nel solvente nella fase imbibente è uguale alla concentrazione del soluto nella fase esterna al solido (condizione di equilibrio); all equilibrio si assume anche che all interno delle cellule l estrazione sia completa e tutto il soluto sia quindi finito nella fase imbibente. Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 2

3 FENOMENOLOGIA Si viene così a creare una soluzione solvente-soluto che imbibisce i solidi. - Fase di separazione: si separa la soluzione solvente-soluto dai solidi inerti per sgrondatura, centrifugazione, filtrazione, spremitura. Le rese di separazione sono sempre < 100%, poiché un po di soluzione rimane sempre imbibita nel solido. Si definisce come RAPPORTO DI IMBIBIZIONE la quantità di soluzione imbibente sulla quantità di solidi inerti o viceversa. Al termine dell operazione ne deriva una quantità/flusso di soluzione soluto-solvente (Estratto o Miscella - Ex) e una quantità/flusso di solidi-soluzione imbibita (Raffinato - Rt). In generale ci possono essere altre azioni sui flussi originati: una fase di lavaggio del raffinato; una fase di eliminazione del solvente dal soluto. Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 3

4 1. Prevedere il tempo di estrazione PROGETTAZIONE E condizionato dalla velocità di diffusione nella fase di trasporto del soluto (leggi di FICK). Il tempo di estrazione è quindi espressione del tempo di raggiungimento della condizione di equilibrio. La diffusività materiale aumenta all aumentare della temperatura, al diminuire dello spessore del solido, al diminuire delle barriere fisiche. 2. Prevedere le rese di estrazione E condizionata dalla fase di separazione e si calcola facendo uso di bilanci materiali. Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 4

5 PREVEDERE IL TEMPO DI ESTRAZIONE (casi particolari: corpo con geometria assimilabile a lamina infinita): 1. Estrazione dei composti fenolici dalle vinacce/bucce d uva (vedi grafico): C ln C C C C kt 1 exp( kt) 2. Estrazione della bevanda caffè dalle relative polveri (vedi grafico): EY ln EY EY EY EY EY o o kt EY EY 1 exp( kt ) o Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 5

6 Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 6

7 PREVEDERE LA RESA DI ESTRAZIONE: 1. Il caso dell estrazione semplice (discontinua o continua in equicorrente): Fd Sv Stadio di equilibrio Rt Ex ESEMPIO Fd 100kg al 22% di olio Sv 100 kg RI 1:0.5 Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 7

8 PER AUMENTARE LE RESE OPERO UN LAVAGGIO CON Sv DI Rt: 2. Il caso dell estrazione multipla o ad esaurimento (discontinua o continua in equicorrente). Rt1 Sv 2 Stadio di equilibrio Rt2 Ex2 PER AUMENTARE LE RESE SENZA AUMENTARE I COSTI DI DESOLVENTIZZAZIONE di Ex: 3. Il caso dell estrazione in controcorrente: - si fa in modo che Ex si arricchisca sempre più di soluto ed esca ad una concentrazione elevata; -si fa in modo che Rt si misceli con soluzioni Ex sempre più diluite fino ad incontrare Sv. Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 8

9 Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/2019 9

10 Estrattori discontinui MACCHINE E IMPIANTI: Estrattori continui in equicorrente Estrattori continui in controcorrente Poiché il fenomeno limitante l estrazione è la fase di trasporto del soluto, la velocità di diffusione non è condizionata dall operare in discontinuo o continuo, in equicorrente o in controcorrente. Nella scelta di un estrattore industriale contano però anche altri requisiti: - resa di estrazione; - il costo e la facilità di manutenzione; - la versatilità e la possibilità di produrre una miscella a basso di contenuto di FINI. Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/

11 ESTRATTORI CONTINUI IN CONTROCORRENTE: Estrattori ad immersione (solidi in moto) Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/

12 ESTRATTORI CONTINUI IN CONTROCORRENTE: Estrattori a percolamento (solidi fissi): - dimensionare panieri, fondi e pompe di ricircolazione della miscella in modo da garantire lunghi periodi di permanenza del letto di flakes sotto una massa di Sv adeguata a mantenere i solidi completamente immersi. - Ciò permette di evitare canalizzazioni nel solido con conseguente riduzione dell efficienza (resa di estrazione). Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/

13 ESTRATTORI CONTINUI IN CONTROCORRENTE: Estrattori a percolamento (solidi fissi) Processi di Produzione degli Alimenti - ZANONI/CANUTI - AA 2018/

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