Nach dem Schreiben über die Herstellung eigener Extrakte (Vanille & Orange/Zitrone) und wie man diese verwendet Es ist an der Zeit, dass wir mehr über Hard Core Science sprechen. Was ist Extraktion aus Sicht der Chemiker? Und können wir hier etwas berechnen?
Dich für Lebensmittelwissenschaft zu interessieren ist eines der Ziele meines Blogs., Deshalb versuche ich, Beiträge auf verschiedenen Ebenen zu schreiben, daher die vorherigen Beiträge zum Erstellen und Verwenden von Auszügen. Dieser ausführlichere Beitrag richtet sich an diejenigen, die bereit für einen nächsten Schritt in der Lebensmittelwissenschaft sind!
Wann verwenden wir Extraktion?
stellen Sie sich vor Sie haben eine orange, und Sie möchten, verwenden Sie die Aroma-Komponenten in der Schale von orange. Sie möchten sie jedoch nicht nur heute verwenden. Stattdessen möchten Sie jetzt einige verwenden, und der Rest ein paar Wochen später. Diese Orange wird aber nicht so lange halten., Sie können jedes Mal, wenn Sie es brauchen, eine neue Orange kaufen, aber Sie können auch versuchen, die Geschmackskomponenten herauszunehmen und diese zu lagern. Während eine Orange verderben könnte, werden diese „extrahierten“ Geschmackskomponenten nicht.
Dies ist, wenn Sie Extraktion verwenden würden. Tee ist ein weiteres Beispiel für Extraktion. Sie extrahieren die Aromen und andere Teebestandteile aus den Teeblättern, wenn Sie Tee zubereiten. Sie trinken nicht die eigentlichen Teeblätter selbst, sondern schmecken trotzdem den Tee!
Was ist Extraktion?
Die Extraktion ist ein Beispiel für eine Trenntechnik. Es kann zwei Komponenten teilen, trennen sie auseinander.
Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Mischung aus Komponenten A und B (z. B. Orangenschale (A) mit Aromen in (B) oder eine Vanilleschote (B) mit Vanillearoma (A)). Wir möchten B aus A nehmen Jedoch, A und B sind sehr gut gemischt, wir können nicht warten, bis sich B niedergelassen hat, oder warten, bis A verdunstet ist. Bei der Extraktion B wird von A durch Zugabe eines dritten Kompents C (der Rum bei Orangen-und Vanilleextrakten) entfernt., Diese dritte Komponente „zieht“ B aus A.
Der Grund, warum dies funktioniert, ist, dass sich B in C auflöst (besser), während es sich möglicherweise nicht in A oder viel schlechter auflöst. Lassen Sie uns dies erneut auf die Orange anwenden: Die Geschmacksmoleküle lösen sich gut in Rum (Alkohol) auf, in dem die Orangenschale liegt. Als Ergebnis werden sie im Rum sitzen und die Schale selbst verlassen.
Wann Extraktion?
Es gibt viele verschiedene Trenntechniken. Einige Techniken (wie Destillation) verwenden Wärme, um zwei Komponenten zu trennen., Aufgrund der Hitze verdampft eine der Komponenten, während die andere zurückbleibt.
Wenn Ihre Komponenten jedoch hitzeempfindlich sind, ist eine Destillation nicht geeignet. In vielen dieser Fälle ist Extraktion eine gute Alternative. Da viele Lebensmittelkomponenten (insbesondere Aromen) hitzeempfindlich sind, wird die Extraktion häufig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Damit die Extraktion funktioniert, sollten Sie eine Komponente zur Verfügung haben, die die gesuchten Moleküle gut „herauszieht“.,
Extraktionsarten
Es gibt verschiedene Extraktionsarten, wobei die beiden wichtigsten die flüssig-flüssige und die flüssig-feste Extraktion sind.
Bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion befindet sich die Komponente, die Sie übertragen möchten (hier als gelöster Stoff bezeichnet und in der vorherigen Erklärung als B bezeichnet), in einer Flüssigkeit (A). B muss in eine andere Flüssigkeit (C) extrahiert werden. Während der Extraktion wandert der gelöste Stoff von Flüssigkeit zu Flüssigkeit. Was bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion sehr wichtig ist, ist, dass sich die beiden Flüssigkeiten nicht ineinander auflösen. Wenn sich die Flüssigkeiten ineinander auflösen würden, könnten sie sich nicht mehr aufspalten., Mit anderen Worten, Sie erhalten eine Mischung aus 3 Komponenten, anstatt sie weiter zu trennen.
Wie Sie unter dem Namen erraten können, muss der gelöste Stoff bei der Flüssigkeits-Feststoff-Extraktion von einem Feststoff in eine Flüssigkeit (oder umgekehrt) wandern. Beide Prozesse werden in Lebensmitteln verwendet, aber wir werden uns auf die Flüssig-Flüssig-Extraktion konzentrieren, da sie etwas einfacher vereinfacht werden kann.
Flüssig-Flüssig-Extraktionstheorie
Flüssig-Flüssig-Extraktion wird nicht nur in Lebensmitteln verwendet. Es ist ein sehr großes Thema in der analytischen Chemie., Analytische Chemiker verwenden häufig Extraktion, um eine Komponente zu isolieren oder zu analysieren, sodass sie leichter von ihnen analysiert werden kann. Es gibt eine ganze Menge Theorie zur Flüssig-Flüssig-Extraktion, also werden wir ein wenig tiefer in das Thema eintauchen.,
Es ist am einfachsten, die Extraktion im einfachsten System zu erklären, wobei wiederum dieselbe Codierung und das unten gezeigte Bild verwendet werden:
- Liquid A
- Liquid B (löst sich nicht in A auf und vermischt sich nicht)
- Solute S (Sterne in den Bildern unten)
Partitionskoeffizient
Wie Sie im obigen Bild sehen können, war dieser Extraktionsprozess nicht sehr effizient. Nur die Hälfte der Sterne bewegte sich tatsächlich von A nach B! Wir würden es vorziehen, mehr als die Hälfte zu bewegen, obwohl.,
Die Menge an solutem S, die sich in die andere Phase bewegt, kann mit dem Partitionskoeffizienten (K) beschrieben werden. K beschreibt das Verhältnis der Konzentration von S in A gegenüber der in B am Ende der Extraktion:
K ≈ / oder B/A
In dem oben gezeigten Beispiel ist die Konzentration von S sowohl in A als auch in B am Ende des Extraktionsprozesses gleich. Das ergibt einen K-Wert von 1. Im folgenden Beispiel sehen Sie verschiedene Werte von K dargestellt.,
Da wir so viel S wie möglich aus A extrahieren möchten, suchen wir nach einem B, das beim Extrahieren aus A einen sehr hohen K-Wert hat. Im Allgemeinen gilt: Je gleichmäßiger A und B sind, desto näher ist der Wert von K an eins, da der gelöste Wert den Unterschied nicht sieht.
Partitionskoeffizient und Zeit
Der Partitionskoeffizient beschreibt ein sogenanntes „Gleichgewicht“., Mit anderen Worten, dies ist der endgültige Zustand, in dem die Mischung mit der Zeit ankommt. Es kann jedoch eine Weile dauern, dorthin zu gelangen.
Die Beschleunigung der Extraktion durch Schütteln wirkt sich beispielsweise nicht auf den Partitionskoeffizienten aus. Am Ende wird das Verhältnis der Konzentrationen gleich sein.
Trennkoeffizient und pH
Das heißt, der Trennkoeffizient kann durch andere Faktoren wie den pH-Wert (Säuregehalt) beeinflusst werden. Bei einem anderen pH-Wert könnte der gelöste Stoff es vorziehen, in einem anderen Lösungsmittel zu sitzen.,
Auswahl von Lösungsmitteln bei der Flüssigextraktion
Damit die Flüssig-Flüssig-Extraktion erfolgreich verläuft, ist es wichtig, dass die Lösungsmittel gut ausgewählt werden. Wie wir bereits besprochen haben, sollten sich die Lösungsmittel A und B nicht gut vermischen und sich auch nicht ineinander auflösen. Stattdessen sollten sie sich leicht trennen.
Außerdem müssen Sie sicherstellen, dass der K-Wert für Ihren Prozess geeignet ist. Stellen Sie sicher, dass das Solute tatsächlich lieber in dem Lösungsmittel sitzt, mit dem Sie es extrahieren.
Fest-Flüssig-Extraktion
Bei der Fest-Flüssig-Extraktion sind die Prinzipien der Extraktion gleich., Der gelöste Stoff, den Sie extrahieren möchten, sitzt lieber in der anderen Komponente. In diesem Fall können Sie die beiden Komponenten jedoch nicht schütteln, sie mischen sich nicht.
Anstatt zu schütteln, versuchen Sie im Allgemeinen, die feste Phase in kleinere Stücke zu schneiden. Die kleineren Oberflächen führen zu mehr Oberfläche, über die der gelöste Stoff reisen kann.
Extraktion & Lebensmittel
In der analytischen Chemie sucht ein Chemiker möglicherweise nach einem sehr spezifischen Molekül zum Extrahieren. Durch die Auswahl der geeigneten Lösungsmittel, Konzentrationen und Zeit können sie das Molekül extrahieren., Dies kann mehrere Extraktionen hintereinander dauern. Wenn Sie bei jeder Extraktion 60% herausnehmen, werden Sie weiterhin Moleküle extrahieren, aber es wird eine Weile dauern, bis Sie 95% extrahiert haben.
In Lebensmitteln sind die Dinge noch komplizierter. Es gibt oft viele verschiedene Moleküle, die Sie extrahieren möchten (denken Sie zum Beispiel an Tee und Vanille). Jeder von ihnen hat unterschiedliche Löslichkeiten in den Flüssigkeiten und Feststoffen, die Sie verwenden. Während eine Komponente sehr leicht extrahiert werden kann, kann dies in anderen Fällen viel länger dauern oder sogar nie vollständig extrahiert werden.,
Eine weitere Überlegung ist die relativ begrenzte Auswahl an Lösungsmitteln, mit denen extrahiert werden kann. Lösungsmittel müssen in der Regel lebensmittelecht sein, dh für den menschlichen Verzehr geeignet sein. Dies begrenzt die breite Speisekammer, aus der analytische Chemiker wählen müssen.
Anwenden Ihres Wissens
Nachdem Sie nun wissen, was Extraktion ist, können Sie selbst mit dem Extrahieren beginnen! Probieren Sie Ihren Vanilleextrakt oder Orangenschale-Extrakt aus. Sie fragen sich, warum Orangenschale und nicht Orangensaft?
Viel Glück! Und wenn es Fragen gibt, lass es mich wissen : -)!