การสกัดด้วยตัวทำละลาย

การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เช่น การสกัดน้ำมันพืชสำหรับทำอาหาร วัตถุดิบที่ได้มาจากเมล็ดพืชต่างๆ เช่น เมล็ดทานตะวัน ถั่วเหลือง ปาล์ม ถั่วลิสง ข้าวโพด เมล็ดบัว งา และรำข้าว ในการสกัดน้ำมันพืช เฮกเซนมักใช้เป็นตัวทำละลาย หลังจากการสกัดจะได้สารละลายที่มีน้ำมันพืชที่ละลายในเฮกเซน แล้วกรองเอาเศษเมล็ดพืชออก สารละลายจะถูกกลั่นและแยกส่วนเพื่อแยกเฮกเซนเพื่อให้ได้น้ำมันพืช ซึ่งต้องฟอกขาว กำจัดกลิ่น และกำจัดสารอื่นๆ ก่อนจึงจะได้น้ำมันพืชสำหรับทำอาหาร เป็นวิธีการคัดแยกที่ใช้ในชีวิตประจำวันเป็นอย่างมาก การแยกสารที่จำเป็นต้องสกัดจากส่วนต่างๆ ของพืชหรือจากส่วนผสมต้องเลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมเพื่อสกัดสารที่ต้องการ

การเตรียมตัวอย่างก่อนการวิเคราะห์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากตัวอย่างส่วนใหญ่ที่วิเคราะห์มีองค์ประกอบหลายอย่าง เช่น การวิเคราะห์สารที่น่าสนใจในกลุ่มตัวอย่างอาหาร เครื่องดื่ม ดิน พลาสติก การเตรียมตัวอย่างคือการสกัดสารที่น่าสนใจจากเมทริกซ์เหล่านั้นให้อยู่ในรูปแบบที่ สามารถใช้ได้. สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยเทคนิคต่างๆ การเตรียมตัวอย่างสามารถทำได้หลายวิธี เช่น การสกัดด้วยตัวทำละลาย การตกตะกอน การกรอง

ส่วนผสมที่เป็นของแข็ง วิธีการสกัดนี้ดำเนินการโดยการแช่ของแข็งที่จะสกัดในตัวทำละลายที่ต้องการเป็นเวลานานโดยใช้ภาชนะที่เหมาะสม เช่น เครื่องสกัดแบบซอคเล็ต ถูกสกัดโดยใช้หลักการการจ่ายตัวทำละลาย กลายเป็นไอ แล้วควบแน่นเป็นของเหลวผ่านสาร (ของแข็งหรือของเหลว) จากนั้นตัวทำละลายที่สัมผัสกับสารจะไหลเข้าสู่ขวด ตัวทำละลายที่นำเข้าขวดจะระเหย สำรอง (ทิ้งสารที่สกัดไว้ในขวด) และควบแน่นครั้งแล้วครั้งเล่าดังนี้ ซึ่งจะทำให้ได้สารที่ต้องการในขวดในที่สุด แต่การสกัดดังกล่าวจะใช้เวลานานในการสกัด

Liquid/Liquid Extraction การสกัดด้วยตัวทำละลาย

การสกัดด้วยตัวทำละลาย ส่วนผสมที่เป็นของเหลว โดยแยกสารอนินทรีย์ออกจากสารอินทรีย์ ซึ่งเป็นที่นิยมสำหรับส่วนผสมที่จะละลายหรือแขวนลอยในน้ำที่เรียกว่าชั้นน้ำและสกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำ ชั้นแยกเรียกว่าชั้นอินทรีย์ ตัวทำละลายเหล่านี้รวมถึงอีเทอร์ เมทิลีนคลอไรด์ คลอโรฟอร์ม คาร์บอนเตตระคลอไรด์ เบนซีน และเบนซีน เอ็น–เฮกเซนในวิธีการสกัดนี้มักจะทำในกรวยแยกซึ่งของผสมจะถูกแบ่งชั้นตามความสามารถในการละลาย กล่าวคือ สารอนินทรีย์หรือเกลือที่ละลายจะแตกตัว ไอออนอยู่ในชั้นน้ำ ในขณะที่สารอินทรีย์ละลายในชั้นอินทรีย์ ด้วยวิธีนี้ สารจะถูกถ่ายโอนจากตัวทำละลายหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง โดยทั่วไป สารจะละลายในตัวทำละลายสองตัวในอัตราส่วนคงที่ที่อุณหภูมิหนึ่ง

มีข้อดีและข้อเสียต่างกันในการเตรียมตัวอย่างในแต่ละเทคนิค และบางครั้งอาจใช้เวลาในการเตรียมตัวอย่างนานกว่าการวิเคราะห์เพื่อให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ดี แต่ในปัจจุบันนี้ เราอาจหลีกเลี่ยงการเตรียมตัวอย่างที่น่าเบื่อหน่าย ใช้เครื่องเตรียมตัวอย่างอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสารเคมีและการใช้สารเคมีสิ้นเปลืองในการเตรียมตัวอย่าง

ASE เป็นเทคนิคการสกัดแบบอัตโนมัติที่ต้องอาศัยการสกัดด้วยความร้อนสูง และควบคุมความดันภายในเซลล์สกัดตัวอย่างให้สูงพอที่จะคงสถานะของเหลวของตัวทำละลายไว้ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของความดันบรรยากาศปกติ ซึ่งส่งผลให้เวลาสกัดเร็วขึ้นเมื่อเทียบกับเทคนิคการสกัดอื่นๆ เช่น Soxhlet จุดเดือดของตัวทำละลายแต่ละชนิดที่ใช้ในการสกัด ใช้ได้ทั้งตัวอย่างของแข็งและของเหลว การสกัดด้วยอุณหภูมิสูงจะเพิ่มความสามารถในการละลายของสารที่วิเคราะห์ในตัวทำละลายการสกัด เช่นเดียวกับการเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มอัตราการแพร่ของตัวทำละลายและวิเคราะห์ผ่านเมทริกซ์ของตัวอย่าง

การเลือกตัวทำละลายที่นำมาใช้ในการสกัดมีหลักทั่วไป ดังนี้

การสกัดสารจากพืชต่างๆ เช่น ใบเตย มะลิ ตะไคร้หอม เป็นต้น ปริมาณที่สกัดขึ้นอยู่กับพืชที่ใช้โดยประมาณ ชนิดของตัวทำละลายและปริมาณตัวทำละลาย: สีที่สกัดจากขมิ้นดีกว่าเอทานอล หากใช้ตัวทำละลายที่ผสมน้ำกับเอทานอลเข้าด้วยกัน สารที่สกัดออกมามีทั้งสีและกลิ่นด้วยกัน ใช้สารที่สกัดจากขมิ้นชัน ในการผสมเครื่องสำอางและอาหาร สารจากพืชส่วนใหญ่ใช้น้ำในการสกัด แต่บางชนิดใช้น้ำเย็น บางชนิดใช้น้ำร้อน สารที่สกัดจากน้ำเย็น เช่น สีที่สกัดจากใบเตย กลิ่นหอมจากดอกมะลิ สีจากดอกอัญชัน สารที่ใช้น้ำร้อนในการสกัด เช่น สีของดอกกระเจี๊ยบ กลิ่นตะไคร้หอม สีจากแก่นขนุน ใบหูกวาง สารบางชนิดที่สกัดด้วยเอธานอล เช่น สมุนไพรดอง ไวน์กระชายดำ

  • ต้องละลายสารที่จะสกัดได้ดี
  • ไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องสกัด
  • หากต้องการแยกสี ตัวทำละลายจะต้องไม่มีสี หากต้องการแยกกลิ่น ตัวทำละลายต้องไม่มีกลิ่น
  • ปลอดสารพิษ จุดเดือดต่ำ และแยกออกจากสารที่ต้องสกัดได้ง่าย
  • ไม่ละลายเป็นเนื้อเดียวกันที่สกัดออกมา
  • ราคาถูก การสกัดด้วยตัวทำละลาย

การสกัดน้ำมันหอมระเหยสามารถทำได้ 5 วิธี ดังนี้

  1. การกลั่นเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเพราะง่ายและประหยัด ทำได้โดยการนึ่งผ่านพืชสมุนไพรที่ต้องสกัดในหม้อกลั่น น้ำมันระเหยถูกสกัดด้วยไอน้ำแล้วไหลผ่านท่อ และนำไปแช่ในขวด น้ำมันระเหยจะแยกออกจากน้ำทำให้แยกออกได้ง่าย รับน้ำมันหอมระเหยและน้ำปรุงแต่ง น้ำมันที่สกัดด้วยวิธีนี้ ได้แก่ น้ำมันไพล น้ำมันตะไคร้ เป็นต้น
  2. การสกัดน้ำมันจากสัตว์ สำหรับใช้กับน้ำมันหอมระเหยที่ระเหยง่ายเมื่อกลั่นด้วยไอน้ำ วิธีนี้ใช้เวลานานเนื่องจากพืชต้องแช่น้ำมันเป็นเวลาหลายวันเพื่อให้น้ำมันดูดซับกลิ่นหอม น้ำมันที่สกัดด้วยวิธีนี้คือน้ำมันหอมระเหยจากดอกมะลิ กุหลาบ ฯลฯ
  3. การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นการสกัดโดยใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสมซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนระเหยง่าย เช่น เฮกเซน เบนซิน หรือปิโตรเลียมอีเทอร์เพื่อสกัดสารอะโรมาติก วิธีนี้จะทำให้น้ำมันหอมระเหยมีกลิ่นเหมือนกัน ได้น้ำมันที่มีความเข้มข้นสูงแต่คุณภาพไม่ค่อยดีเพราะมักจะมีสารอื่นผสมอยู่ด้วย เหมาะสำหรับพืชที่ไม่ทนความร้อนสูง วิธีนี้ใช้สำหรับพืชที่มีถุงน้ำมันใต้เปลือกไม้ซึ่งมีองค์ประกอบที่ย่อยสลายด้วยความร้อน เช่น ดอกมะลิ ดอกซ่อนกลิ่น และหลังจากการสกัดแล้ว ตัวทำละลายจะต้องระเหยจนหมดการสกัดด้วยตัวทำละลาย
  4. การบีบหรือบีบ ส่งผลให้น้ำมันที่มีอยู่ในเปลือกของผลไม้ เช่น เปลือกส้ม แต่ปริมาณน้ำมันน้อยและไม่บริสุทธิ์
  5. การสกัดคาร์บอนไดออกไซด์เหลวภายใต้ความดันสูง วิธีนี้คุณจะได้น้ำมันหอมระเหยที่มีกลิ่นหอมมาก เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการสกัดสูง คาร์บอนไดออกไซด์ภายใต้แรงดันสูง (ความดันบรรยากาศ 200 เท่าและอุณหภูมิ 33 องศาเซลเซียส) จะเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะวิกฤตยิ่งยวด ซึ่งเป็นก๊าซกึ่งเหลวที่เรียกว่าสถานะวิกฤตยิ่งยวด จะสามารถสกัดสารอะโรมาติกได้มาก ข้อดีคือไม่ต้องใช้ความร้อน ดังนั้นสารอะโรมาติกต่างๆจะไม่สลายตัว จะคงสภาพเหมือนในสภาพธรรมชาติ แต่วิธีนี้ต้องใช้เครื่องมือราคาแพงและวิธียุ่งยาก

บทความที่เกี่ยวข้อง