Dopo aver scritto di fare i propri estratti (vaniglia & orange / lemon) e come utilizzare questi è il momento di iniziare a parlare di scienza più duro nucleo. Cos’è l’estrazione dal punto di vista dei chimici? E c’è qualcosa che possiamo calcolare qui?
Farti interessare alla scienza dell’alimentazione è uno dei miei obiettivi del mio blog., Ecco perché cerco di scrivere post in diversi livelli, da qui i post precedenti sulla creazione e l’utilizzo di estratti. Questo post più approfondito è per coloro che sono pronti per un prossimo passo nella scienza dell’alimentazione!
Quando usiamo l’estrazione?
Immagina di avere un’arancia e vorresti usare i componenti del sapore nella scorza di questa arancia. Tuttavia, non si desidera utilizzarli solo oggi. Invece, si desidera utilizzare alcuni ora, e il resto un paio di settimane più tardi. Quell’arancia non restera ‘cosi’ a lungo., Puoi comprare una nuova arancia ogni volta che ne hai bisogno, ma puoi anche provare a togliere i componenti del sapore e conservarli. Mentre un’arancia potrebbe rovinare, quei componenti del sapore “estratti” non lo faranno.
Questo è quando useresti l’estrazione. Il tè è un altro esempio di estrazione. Estrai i sapori e altri componenti del tè dalle foglie di tè quando fai il tè. Non si beve il tè reale lascia se stessi, ma ancora gustare il tè!
Che cos’è l’estrazione?
L’estrazione è un esempio di tecnica di separazione. Può dividere due componenti, separarli.
Immagina di avere una miscela di componenti A e B (ad esempio scorza d’arancia (A) con aromi all’interno (B), o un baccello di baccello di vaniglia (B) con sapore di vaniglia (A)). Vorremmo togliere B da A. Tuttavia, A e B sono molto ben miscelati, non possiamo aspettare che B si stabilizzi, o aspettare che A evapori. In estrazione B viene rimosso da A con l’aggiunta di un terzo compent C (il rum nel caso di estratti di arancia e vaniglia)., Questo terzo componente “estrarrà” B da A.
La ragione per cui funziona è che B si dissolve (meglio) in C mentre potrebbe non dissolversi in A o molto peggio. Applichiamo di nuovo questo all’arancia: le molecole del sapore si dissolveranno bene nel rum (alcool) in cui viene deposta la scorza d’arancia. Di conseguenza, si siederanno nel rum e lasceranno la scorza stessa.
Quando usare l’estrazione?
Esistono molte tecniche di separazione diverse. Alcune tecniche (come la distillazione) utilizzano il calore per separare due componenti., A causa del calore, uno dei componenti evaporerà, mentre l’altro rimarrà indietro.
Tuttavia, se i componenti sono sensibili al calore, la distillazione non è adatta. In molti di questi casi l’estrazione è una buona alternativa. Poiché molti componenti alimentari (in particolare gli aromi) sono sensibili al calore, l’estrazione viene utilizzata abbastanza spesso nell’industria alimentare. Affinché l’estrazione funzioni, dovresti avere a disposizione un componente che sia utile per “estrarre” le molecole che stai cercando.,
Tipi di estrazione
Esistono diversi tipi di estrazione, i due principali sono l’estrazione liquido-liquido e liquido-solido.
Nell’estrazione liquido-liquido il componente che si desidera trasferire (chiamato il soluto qui e chiamato B nella spiegazione precedente) si trova in un liquido (A). B deve essere estratto in un altro liquido (C). Durante l’estrazione, il soluto viaggia da liquido a liquido. Ciò che è molto importante nell’estrazione liquido-liquido è che i due liquidi non si dissolvono l’uno nell’altro. Se i liquidi si dissolvessero l’uno nell’altro, non saranno in grado di dividersi di nuovo., In altre parole, ti ritroverai con una miscela di 3 componenti invece di separarli ulteriormente.
Come si può intuire dal nome, nell’estrazione liquido-solido il soluto dovrà viaggiare da un solido in un liquido (o viceversa). Entrambi i processi sono utilizzati nel cibo, ma ci concentreremo sull’estrazione liquido-liquido poiché può essere semplificato un po ‘ più facilmente.
Teoria dell’estrazione liquido-liquido
L’estrazione liquido-liquido non è solo utilizzata negli alimenti. È un argomento molto importante all’interno della chimica analitica., I chimici analitici usano spesso l’estrazione per isolare o concentrare un componente, quindi è più facile analizzarlo da loro. C’è un bel po ‘di teoria disponibile sull’estrazione liquido-liquido, quindi ci immergeremo nell’argomento un po’ più a fondo.,
il modo più semplice per spiegare l’estrazione nel modo più semplice possibile, utilizzando lo stesso codice e l’immagine mostrata di seguito:
- Liquido
- Liquid B (non si scioglie e non si mescolano)
- Soluto S (stelle nelle immagini sotto)
coefficiente di Partizione
Come si può vedere nell’immagine sopra, che il processo di estrazione non era molto efficiente. Solo la metà delle stelle effettivamente spostato da A a B! Preferiremmo più della metà di muoversi però.,
La quantità di soluto S che passerà all’altra fase può essere descritta usando il coefficiente di partizione (K). K descrive il rapporto tra la concentrazione di S in A e quella in B alla fine dell’estrazione:
K ≈ / o B / A
Nell’esempio mostrato sopra la concentrazione di S è uguale sia in A che in B alla fine del processo di estrazione. Ciò si traduce in un valore K di 1. Nell’esempio seguente puoi vedere diversi valori di K rappresentati.,
Dal momento che si desidera estrarre i da Un possibile, stiamo cercando un B che ha un altissimo valore di K quando l’estrazione da A. Ogni combinazione di solventi e soluti ha un diverso K ed è influenzato da tutti e tre i componenti. Generalmente, più A e B sono simili, più vicino è il valore di K a uno poiché il soluto non vedrà la differenza.
Coefficiente di ripartizione e tempo
Il coefficiente di ripartizione descrive un cosiddetto ‘equilibrio’., In altre parole, questo è lo stato finale in cui la miscela arriverà nel tempo. Tuttavia, potrebbe volerci un po ‘ per arrivarci.
Accelerare l’estrazione agitando, ad esempio, non influisce sul coefficiente di partizione. Alla fine il rapporto tra le concentrazioni sarà lo stesso.
Coefficiente di ripartizione e pH
Detto questo, il coefficiente di ripartizione può essere influenzato da altri fattori, come il valore di pH (acidità). A un pH diverso il soluto potrebbe preferire sedersi in un altro solvente.,
Scelta dei solventi nell’estrazione liquida
Affinché l’estrazione liquido-liquido abbia successo, è importante che i solventi siano scelti bene. Come abbiamo discusso prima, i solventi A e B non dovrebbero mescolare bene, né dissolversi l’uno nell’altro. Invece, dovrebbero separarsi facilmente.
Inoltre, è necessario assicurarsi che il valore K per il processo sia adatto. Assicurati che il soluto preferisca effettivamente sedersi nel solvente che stai usando per estrarlo.
Estrazione solido-liquido
Per l’estrazione solido-liquido i principi di estrazione sono gli stessi., Il soluto che stai cercando di estrarre, preferirà sedersi nell’altro componente. Tuttavia, in questo caso non è possibile scuotere i due componenti, non si mescoleranno.
Quindi, invece di scuotere, generalmente proverai a tagliare la fase solida in pezzi più piccoli. Le superfici più piccole si traducono in una maggiore superficie su cui il soluto può viaggiare.
Estrazione & Cibo
In chimica analitica un chimico potrebbe essere alla ricerca di una molecola molto specifica per estrarre. Scegliendo i solventi appropriati, le concentrazioni e il tempo saranno in grado di estrarre la molecola., Questo potrebbe richiedere diverse estrazioni di fila. Se si estrae il 60% con ogni estrazione, si continuerà a estrarre molecole, ma ci vorrà un po ‘ prima di aver estratto il 95%.
Nel cibo le cose sono ancora più complicate. Ci sono spesso molte molecole diverse che vorresti estrarre (pensa al tè e alla vaniglia per esempio). Ognuno di questi avrà diverse solubilità nei liquidi e nei solidi che stai usando. Mentre un componente potrebbe essere estratto molto facilmente, in altri, questo potrebbe richiedere molto più tempo o potrebbe anche non estrarre mai completamente.,
Un’altra considerazione è la scelta relativamente limitata di solventi per estrarre con. I solventi tendono ad essere di qualità alimentare, cioè adatti al consumo umano. Questo limita l’ampia dispensa che i chimici analitici devono scegliere.
Applicando le tue conoscenze
Ora che sai cos’è l’estrazione, puoi iniziare ad estrarre te stesso! Dare rendendo estratto di vaniglia o scorza d’arancia estrarre una prova. Ti chiedi perché la scorza d’arancia e non il succo d’arancia?
Buona fortuna! E, se ci sono domande, fammi sapere: -)!