Wird als Extraktionsmittel ein Lösungsmittel eingesetzt, so lösen sich die zu extrahierenden Stoffe besser im Lösungsmittel als im Stoffgemenge, das Lösungsmittel zieht den in ihm besser löslichen Stoff aus dem Gemisch. Entsprechend der Löslichkeit der Stoffe werden als anorganische Lösungsmittel beispielsweise Wasser und Wasserdampf, Säuren, Basen und verflüssigtes Kohlendioxid, als organische Lösungsmittel beispielsweise Alkohole, Terpene, Diethylether, pflanzliche Öle, Chlorierte Kohlenwasserstoffe oder n-Hexan verwendet. Druck und Temperatur erhöhen meist wesentlich die Löslichkeit von Stoffen, darum werden manche Extraktionen mit heißem Lösungsmittel und/oder unter Druck durchgeführt, ein Beispiel einer kalten Extraktion ist die Gewinnung von Steinsalz bei der Salzgewinnung in Salzstöcken. Show
Der generische Begriff „Extraktion“ bzw. „extrahieren“ wird aber nicht nur für Lösevorgänge verwendet, genauso kann ein Magnetscheider magnetische Stoffe durch Magnettrennung aus einem Gemenge „herausextrahieren“ oder ein Stoff wird durch andere Trennverfahren wie Filtration oder Fällung oder Pervaporation etc. abgeschieden und dadurch „extrahiert“, auch wenn diese Verfahren klassisch nicht zur Extraktion gezählt werden. ExtraktionsverfahrenMan unterscheidet verschiedene Extraktionsverfahren[1], wobei zuerst der Aggregatzustand des Extraktionsmittels genannt wird und dann der des zu extrahierenden Stoffs:
Weiters sind Extraktionen aus unterschiedlichen Aggregatzuständen möglich, ohne dass hiefür ein Begriff existiert:
AnwendungOrganisch-chemische IndustrieExtraktion wird immer dann angewendet, wenn Destillation oder Rektifikation aus technischen Gründen nicht in Frage kommen oder das Extraktionsverfahren kostengünstiger ist. Dies kann der Fall sein, wenn
Anorganisch-chemische IndustrieBauxit - Rohstoff zur AluminiumgewinnungDie Auslaugung oder Metallsalzextraktion ist ein wichtiges und unersetzbares Verfahren um beispielsweise Titandioxid (TiO2) zu gewinnen oder um Bauxiterz vom Eisenhydroxid zu befreien. Bauxit ist ein Erz (natürliches Stoffgemisch), das viel Aluminium- und Eisen-Hydroxide und -Oxide enthält. Das beim Erz-Aufschluss in Natronlauge gelöste Aluminiumhydroxid kann dann aus der Aluminatlauge vom Rotschlamm (Eisenhydroxid) gereinigt zurückgewonnen und durch Brennen und Elektrolysieren in Aluminium umgewandelt werden. Der Aufschluss- und Extraktionsvorgang der Aluminiumverbindungen im Bauxit ist hier mit der chemischen Reaktion des Aluminiumhydroxids mit der Natronlauge zur Aluminatlauge gekoppelt (Komplexbildungsreaktion). PharmazieApparatur mit Soxhlet-AufsatzDie Zubereitung von Drogenextrakten aus pharmazeutischen Drogen für Arzneimittel oder Kosmetika durch Extraktion der Inhaltsstoffe aus Heilpflanzen ist ein zentrales Gebiet der Pharmazie. In der pharmazeutischen Technologie werden verschiedene Verfahren angewandt, z. B. Mazeration, Dimazeration, Digestion, Re-/Perkolation (Extraktion mittels Durchsickern, wie bei der Filterkaffee-Zubereitung), Soxhletverfahren, Extraktion nach Twisselmann, Turbo- (Wirbel), Ultra-Turrax-, Ultraschall-, Gegenstrom-Extraktion und Extraktion mittels Zentrifugalextraktor. Viele pflanzliche Arzneimittel enthalten nur getrocknete Pflanzenteile oder einfache Extrakte daraus. Bei der Herstellung eines Spezialextraktes, wie etwa das Flavonoid Taxifolin aus Lärchenholz, handelt es sich um einen komplexen, vielstufigen Extraktions- und Reinigungsprozess. Dabei werden unerwünschte Inhaltsstoffe entfernt und die erwünschten, die Wirksamkeit bestimmenden Phytopharmaka, angereichert. Die Anwendung von Spezialextrakten hat u.a. folgende Vorteile. So kann die Wirkstoffkonzentration im Spezialextrakt erhöht werden. Es werden geringere Mengen eines Stoffes für die gleiche Wirkung benötigt. Nicht erwünschte Nebenprodukte werden bei der Extraktion entfernt, das Phytopharmakon wird besser verträglich. Zusammensetzung und Menge der Inhaltsstoffe ist standardisiert. Das garantiert eine gleichbleibende Qualität.[4] ParfumindustrieAuch Duftstoffe werden durch Extraktion gewonnen, Rosenöl beispielsweise wird durch Wasserdampfdestillation (mit Dampf als gasförmiges Extraktionsmittel) aus Rosenblüten hergestellt, duftendes Jasminöl durch Enfleurage (festes Fett als Extraktionsmittel). LebensmittelindustrieDas mengenmäßig größte Gebiet ist die Gewinnung von Speiseölen aus Ölsaaten durch Pressung und Extraktion mit dem Lösungsmittel Hexan. Aus dem entstehenden Gemisch von Öl und Lösungsmittel (Miszella) wird durch Abdestillieren des Lösungsmittels das Speiseöl gewonnen. Ein neueres Extraktionsverfahren ist die Hochdruckextraktion mit überkritischen Gasen. Gase nehmen bei hohen Drücken und Temperaturen einen Zustand ein, der weder dem eines Gases noch dem einer Flüssigkeit entspricht, diesen Bereich nennt man überkritisch. Mit überkritischem CO2 werden Extrakte aus Lebensmitteln gewonnen oder unerwünschte Stoffe extrahiert: Koffein aus Kaffeebohnen, Hopfenharze aus Hopfen, Nikotin aus Tabak, Aromen sowie Farbstoffe und Inhaltsstoffe aus verschiedensten Gewürzstoffen, Gewürzpflanzen und Naturstoffen. Mit überkritischem CO2 kann aber auch der umgekehrte Vorgang, das Imprägnieren, erfolgen. Dafür wird ein festes Ausgangsmaterial mit den im überkritischem CO2 gelösten Substanzen kontaktiert, wodurch die Imprägniersubstanzen in sämtliche Poren des Feststoffes eindringen. Durch langsames Entspannen verliert das überkritische CO2 die Lösefähigkeit und die Imprägniersubstanzen verbleiben gleichmäßig verteilt im Feststoff zurück. Dieses Verfahren wird industriell bereits in einer Großanlage in Dänemark zum Imprägnieren von Holz (mit Essigsäureanhydrid) angewandt (siehe dazu Acetyliertes Holz). Auch beschäftigen sich diverse Forschungseinrichtungen mit dem Färben von Stoffen, wofür eigene Farbstoffe entwickelt wurden, die eine gute Löslichkeit im überkritischem CO2 aufweisen. Die Wasserextraktion von gemahlenem Röstkaffee und die Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung des Extraktes liefert Pulverkaffee oder gefriergetrockneten Kaffee. Dieses Verfahren wird im industriellen Maßstab z. B. bei der Deutschen Extrakt Kaffee GmbH und bei Nestle AG angewandt. BiotechnologieDa Proteine durch die meisten organischen Lösungsmittel denaturiert werden, setzt man in der Biotechnologie wässrige 2-Phasensysteme für die Extraktion ein. Das Prinzip beruht auf der Mischung zweier Lösungen, welche zwei getrennte Phasen ausbilden. Beispiele hierfür sind Polyethylenglykol- (PEG) und Dextranlösungen oder das PEG/Salz-System. Das Produkt löst sich entsprechend seinem Verteilungskoeffizienten unterschiedlich in den beiden Phasen. BodensanierungBei der Bodensanierung lassen sich Schadstoffe mit unterschiedlichen Lösemitteln aus kontaminierten Böden extrahieren. Hierzu hat sich auch die Hochdruckextraktion als geeignet herausgestellt, bei der man, ähnlich wie bei der Hochdruckextraktion von Kaffee, Hopfen oder Fetten und Ölen mit verdichteten Gasen, wie z.B. Kohlenstoffdioxid, extrahiert. [5] VerfahrenExtraktion im Labormaßstab mit ScheidetrichterExtraktion durch LösevorgängeDie Extraktion durch Lösung beruht auf den unterschiedlichen Löslichkeiten der zu trennenden Komponenten und geschieht im Wesentlichen in vier Schritten:
Technische UmsetzungIm großtechnischen Bereich werden sogenannte Mixer-Settler (Mischabsetzer) verwendet, wobei die Flüssigkeiten nach der Durchmischung in einen weiteren Behälter überführt werden und sich dort absetzen können. Dadurch ist es möglich in einem oder mehreren Schritten unterschiedliche große Flüssigkeitsmengen zu handhaben. Die Anzahl der theoretischen Trennstufen lässt sich mit Hilfe des sogenannten Polstrahlverfahrens manuell abschätzen. In der industriellen Anwendung kommen kontinuierliche Extraktionsverfahren oder auch Extraktion mittels Zentrifugalextraktor zur Anwendung. Einflüsse auf die ExtraktionDie Effizienz der Extraktion ist von vielen verschiedenen Parametern abhängig (pH-Wert, Löslichkeiten, Temperatur, Korngrößen des Extraktguts, Eindringverhalten des Extraktionsmittels, Benetzbarkeit, etc.). Das Extraktionsgut sollte eine zum Volumen verhältnismäßig große Oberfläche aufweisen, da sie der extrahierbaren Stoffmenge proportional ist. Idealisiert bedeutet dies, dass die Extrahierbarkeit für unendlich kleine Stoffvolumina maximal wird. In der Praxis erweist es sich deshalb als zweckmäßig das Extraktionsgut bei der Feststoffextraktion zu einem feinen Pulver zu zerkleinern. Bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion erreicht man eine große Oberfläche durch intensives Rühren, wobei die Flüssigkeiten in kleine Tröpfchen zerteilt werden und dadurch eine große Oberfläche bieten oder durch Emulgieren mit anschließender Emulsionsspaltung. Es sollte immer ein großer Konzentrationsunterschied zwischen dem Extrakt im Extraktionsgut und Lösungsmittel bestehen, da er die treibende Kraft beim Extrahieren ist. Er wird erreicht durch:
Der Diffusionswiderstand wirkt dem Extrahieren entgegen. Er ist von der Größe und Porösität der Teilchen im Extraktionsgut abhängig und sollte möglichst gering sein. Sofern die Löslichkeit bei höheren Temperaturen besser ist begünstigt eine hohe Temperatur die Extraktion, da die stärkere Wärmebewegung und die niedrigere Viskosität des Lösungsmittels das Herauslösen des Extraktes beschleunigen können. Anforderungen an das LösungsmittelDas Lösungsmittel zur Extraktion sollte selektiv gewählt werden. Das heißt es sollte hauptsächlich nur den Extrakt aus dem Extraktionsgut herauslösen. In der Praxis ist das jedoch nur schwer möglich und so kommt es oft zum Herauslösen mehrerer Bestandteile, die dann durch nachgeschaltete Trennverfahren getrennt werden müssen. Das Extraktionsmittel muss dem Extrakt gegenüber inert sein. Um die Extraktion möglichst schnell ablaufen zu lassen, sollte das Lösungsmittel den Extrakt schnell lösen und eine große Extraktmenge aufnehmen können. Ein niedriger Siedepunkt des Lösungsmittels begünstigt dessen Rückgewinnung aus der Extraktlösung. Der Energieaufwand wird dadurch gering gehalten. Das Lösungsmittel sollte nicht brennbar, giftig, korrodierend oder umweltgefährdend sein. Bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion sollte zudem zwischen dem Extraktionsgut und dem Extraktionsmittel ein genügend hoher Dichteunterschied sein, um das Abtrennen beider Phasen zu ermöglichen. Die Polarität des Lösungsmittels zum Extraktionsgut muss unterschiedlich sein, damit sich die Stoffe nicht ineinander lösen. WeblinksWiktionary: Extraktion – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, ÜbersetzungenEinzelnachweise
Abgerufen von „https://www.chemie-schule.de/chemie_137/index.php?title=Extraktion_(Verfahrenstechnik)&oldid=13920“ Was bedeutet Extraktion Kaffee?In Bezug auf Kaffee bezeichnet man mit dem Begriff das Herauslösen der Aroma- und Geschmacksstoffe aus dem Kaffeemehl. Eine Extraktion erfolgt beispielsweise während des üblichen Brühvorgangs, wobei das heiße Wasser als Extraktionsmittel dient.
Wie lange Kaffee Extraktion?Bei einem Espresso aus dem Siebträger, beträgt die Extraktionszeit ca. 25 bis 30 Sekunden. Bei einem Kaffee aus dem Handfilter vergehen schon mal gut 2 bis 3 Minuten. Würde man einen Espresso mit grobem Kaffeepulver zubereiten, würde das Wasser viel zu schnell durchfließen.
Wie lange muss ein Espresso extrahieren?Die Extraktionszeit für die Zubereitung eines Espresso können Sie selbst beeinflussen. Bei einer professionellen Espressomaschine sollte sie je nach Sorte bei 25 - 30 Sekunden, und bei einer Haushaltsmaschine bei 20 - 25 Sekunden liegen. Einfluss hierauf hat der Mahlgrad des Kaffeepulvers, die Menge (6 -8 gr.)
Was bedeutet Blooming beim Kaffee?Je nachdem wann dein Kaffee geröstet wurde, erkennst du eine mehr oder weniger starke Bildung von Bläschen. Das Kaffeemehl schwemmt leicht auf, dehnt sich aus, scheint sich zu entfalten. Weil dieser Prozess optisch dem Aufblühen von Pflanzen ähnelt, nennt man ihn Blooming.
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