Efter att ha skrivit om att göra egna extrakt (vanilj & apelsin/citron) och hur man använder dessa är det dags att vi börjar prata mer hård kärnvetenskap. Vad är extraktion från en kemister perspektiv? Kan vi räkna ut nåt här?
att göra dig intresserad av livsmedelsvetenskap är ett av mina mål för min blogg., Det är därför jag försöker skriva inlägg på olika nivåer, därav de tidigare inläggen om att göra och använda extrakt. Detta mer djupgående inlägg är för dem som är redo för ett nästa steg i livsmedelsvetenskap!
när använder vi extraktion?
Tänk dig att du har en orange och du vill använda smakkomponenterna i denna apelsinskal. Men du vill inte använda dem idag bara. Istället vill du använda några nu, och resten ett par veckor senare. Den där orange kommer inte att hålla så länge., Du kan köpa en ny apelsin varje gång du behöver den, men du kan också försöka ta ut smakkomponenterna och lagra dessa. Medan en apelsin kan förstöra, kommer de ”extraherade” smakkomponenterna inte.
det här är när du skulle använda extraktion. Te är ett annat exempel på extraktion. Du extraherar smakerna och andra tekomponenter från tebladen när du gör te. Du dricker inte de faktiska tebladen själva,men smakar fortfarande teet!
Vad är extraktion?
extraktion är ett exempel på en separationsteknik. Det kan dela upp två komponenter, separera dem från varandra.
Tänk dig att du har en blandning av komponenter A och B (t.ex. apelsinskal (A) med smaker inuti (B), eller en vaniljböna pod (B) med vaniljsmak (a)). Vi skulle vilja ta B Ur A. Men A och B är mycket väl blandade, vi kan inte vänta på B att slå sig ner, eller vänta på A att avdunsta. Vid extraktion avlägsnas B från A genom tillsats av en tredje kompent C (Rom i fallet med apelsin-och vaniljextrakt)., Denna tredje komponent kommer att ” dra ” B ur A.
anledningen till att detta fungerar är att B löser upp (bättre) i C medan det kanske inte löser sig i en eller mycket värre. Låt oss applicera detta på apelsinen igen: smakmolekylerna löser sig väl i Rom (alkohol) där apelsinskalan läggs. Som ett resultat kommer de att sitta i Rom och lämna zest själv.
När ska man använda extraktion?
det finns många olika separationstekniker. Vissa tekniker (såsom destillation) använder värme för att separera två komponenter., På grund av värmen kommer en av komponenterna att förångas, medan den andra kommer att ligga kvar.
om dina komponenter är värmekänsliga är destillationen inte lämplig. I många av dessa fall är extraktion ett bra alternativ. Eftersom många livsmedelskomponenter (särskilt smaker) är värmekänsliga används extraktion ganska ofta i livsmedelsindustrin. För att extraktion ska fungera bör du ha en komponent tillgänglig som är bra för att ” dra ut de molekyler du letar efter.,
typer av extraktion
det finns olika typer av extraktion, de två viktigaste är flytande-flytande och flytande-fast extraktion.
vid vätskeutvinning sitter den komponent du vill överföra (kallad lösningen här och kallad B i föregående förklaring) i en vätska (a). B måste extraheras till en annan vätska (C). Under extraktionen färdas lösningen från vätska till vätska. Vad som är mycket viktigt i flytande-flytande extraktion är att de två vätskorna inte löser sig i varandra. Om vätskorna skulle lösas upp i varandra, kommer de inte att kunna dela upp igen., Med andra ord, du kommer att sluta med en blandning av 3 komponenter i stället för att separera dem ytterligare.
som du kan gissa med namnet, måste lösningen i flytande fast extraktion resa från ett fast ämne till en vätska (eller vice versa). Båda processerna används i livsmedel, men vi kommer att fokusera på vätskeutvinning eftersom det kan förenklas lite lättare.
flytande-flytande extraktionsteori
flytande-flytande extraktion används inte bara i livsmedel. Det är ett mycket stort ämne inom analytisk kemi., Analytiska kemister använder ofta extraktion för att isolera eller koncentrera en komponent så det är lättare att analysera av dem. Det finns en hel del teori om flytande-flytande extraktion så vi ska dyka in i ämnet lite djupare.,
det är lättast att förklara utvinning i det enklaste systemet möjligt, igen med samma kodning och bilden som visas nedan:
- Liquid a
- Liquid B (löser inte upp i A och kommer inte att blanda)
- Solute s (stjärnor i bilderna nedan)
partitionskoefficient
som du kan se i bilden ovan var den extraktionsprocessen inte särskilt effektiv. Bara hälften av stjärnorna flyttade faktiskt från A till B! Vi skulle föredra mer än hälften att flytta men.,
mängden lösningsmedels som kommer att flyttas till den andra fasen kan beskrivas med hjälp av partitionskoefficienten (K). K beskriver förhållandet mellan koncentrationen av S i A mot den i B vid slutet av extraktionen:
k / eller B / a
i exemplet ovan är koncentrationen av S lika i både A och B vid slutet av extraktionsprocessen. Det resulterar i ett k-värde på 1. I exemplet nedan kan du se olika värden för K representerade.,
eftersom vi vill extrahera så mycket S från en som möjligt letar vi efter en B som har ett mycket högt K-värde när man extraherar från A. varje kombination av lösningsmedel och lös har en annan K och påverkas av alla tre komponenterna. I allmänhet, ju mer lika A och B är, desto närmare värdet av K till en eftersom lösningen inte kommer att se skillnaden.
Fördelningskoefficient och tid
fördelningskoefficienten beskriver en så kallad ”jämvikt”., Med andra ord är detta det slutliga tillståndet som blandningen kommer fram till över tiden. Det kan dock ta ett tag att komma dit.
påskynda extraktion genom att skaka till exempel påverkar inte fördelningskoefficienten. I slutändan kommer förhållandet mellan koncentrationerna att vara detsamma.
Fördelningskoefficient och pH
som sagt kan fördelningskoefficienten påverkas av andra faktorer, såsom pH-värdet (surhet). Vid ett annat pH kan lösningen föredra att sitta i ett annat lösningsmedel.,
välja lösningsmedel i flytande extraktion
för att VÄTSKA-FLYTANDE extraktion ska lyckas är det viktigt att lösningsmedlen väljs väl. Som vi diskuterade tidigare bör lösningsmedlen A och B inte blandas väl eller lösas upp i varandra. Istället bör de separera lätt.
du måste också se till att k-värdet för din process är lämpligt. Se till att lösningen faktiskt föredrar att sitta i lösningsmedlet du använder för att extrahera den med.
extraktion av fast vätska
för extraktion av fast vätska är utvinningsprinciperna desamma., Lösningen du försöker extrahera, föredrar att sitta i den andra komponenten. Men i det här fallet kan du inte skaka de två komponenterna, de kommer inte att blanda.
så, istället för att skaka kommer du i allmänhet att försöka skära den fasta fasen i mindre bitar. De mindre ytorna resulterar i mer yta över vilken lösningen kan resa.
extraktion& mat
i analytisk kemi kan en kemist leta efter en mycket specifik molekyl att extrahera. Genom att välja lämpliga lösningsmedel, koncentrationer och tid kommer de att kunna extrahera molekylen., Detta kan ta flera extraktioner i rad. Om du tar ut 60% med varje extraktion, kommer du att fortsätta extrahera molekyler, men det tar ett tag innan du har extraherat 95%.
i mat är saker ännu mer komplicerade. Det finns ofta många olika molekyler du vill extrahera (tänk på te och vanilj till exempel). Var och en av dessa kommer att ha olika lösligheter i de vätskor och fasta ämnen du använder. Medan en komponent kan extrahera mycket enkelt, i andra, kan det ta mycket längre tid eller kanske aldrig helt extrahera.,
ett annat övervägande är det relativt begränsade valet av lösningsmedel att extrahera med. Lösningsmedel tenderar att vara livsmedelskvalitet, det vill säga lämpliga som livsmedel. Detta begränsar det breda skafferi som analytiska kemister måste välja mellan.
tillämpa dina kunskaper
Nu när du vet vad utvinning är, kan du börja extrahera er! Ge göra vanilj extrakt eller apelsinskal extrahera ett försök. Undrar varför apelsinskal och inte apelsinjuice?
lycka till! Och om det finns några frågor, låt mig veta: -)!