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Daniele Naviglio » 22.Il Naviglio estrattore®


Estrazione solido liquido

L’estrazione solido-liquido rappresenta una operazione per molte applicazioni di laboratorio (Preparazione del campione), industriali (Estrazione da matrici vegetali) e di pratiche (Pulizia di oggetti) di fondamentale importanza in quanto da essa dipende la buona riuscita del processo in atto.

Ad esempio, nel settore erboristico e in diverse preparazioni alimentari, quando è necessario sottoporre ad estrazione delle matrici vegetali per ottenere l’estratto, che viene poi lavorato, è chiaramente di fondamentale importanza essere certi che sia stata raggiunta una alta efficienza estrattiva, che l’estratto non sia ossidato etc.

Molte procedure di laboratorio richiedono come fase preliminare della preparazione del campione una estrazione solido-liquido, come ad esempio l’analisi di contaminanti ambientali nelle verdure. L’operazione di estrazione solido-liquido deve garantire che tutti gli analiti vengano recuperati in modo completo e che essi non si siano degradati durante il processo estrattivo.

Le tecniche estrattive solido-liquido attualmente in uso presso le industrie alimentari sono essenzialmente di tre tipologie differenti:

  • la macerazione;
  • la percolazione,
  • l’estrazione con fluidi in fase supercritica.

Ognuna di queste tecniche presenta sia dei vantaggi che degli svantaggi.

Estrazione solido liquido (segue)


Il Naviglio estrattore®


Principio di funzionamento del Naviglio estrattore®

“La generazione, con un opportuno solvente, di un gradiente di pressione negativo tra l’esterno e l’interno di una matrice solida contenente del materiale estraibile, seguita da un repentino ripristino delle condizioni di equilibrio iniziali, induce l’estrazione forzata dei composti non chimicamente legati alla struttura principale di cui è costituito il solido”.

Produzione veloce del liquore di limone (limoncello)

Il Naviglio estrattore è stato vantaggiosamente impiegato nella produzione del limoncello in circa due ore. Le bucce di limone alla fine del processo vengono lavate con acqua potabile che recupera in modo completo l’alcol etilico e l’olio essenziale rimasto nel sistema; all’acqua arricchita viene aggiunto lo zucchero e, dopo dissoluzione, la soluzione zuccherina viene mescolata con l’alcol etilico. Le bucce sono fatte essiccare a temperatura ambiente e dopo 48 ore perdono circa il 90% del peso iniziale. Il materiale secco viene impiegato come concime o come integratore di mangime per alimentazione di animali

Rappresentazione schematica del funzionamento del Naviglio estrattore®

Step 1. Le camere di estrazione sono riempite con la matrice solida da estrarre ed il solvente estraente, a pressione atmosferica. Sul fondo delle due camere cilindriche di estrazione sono posti due setti porosi che consentono il passaggio del liquido e bloccano la matrice solida.
Step 2. Dopo il riempimento il sistema è chiuso e messo sotto pressione (tra 7 e 9 bar, generalmente). La pressione esercitata dai pistoni è trasferita al liquido poiché le due camere di estrazione sono collegate tramite un condotto.
Step 3. Una volta raggiunta la pressione impostata, il sistema resta fermo per un tempo necessario a stabilire un equilibrio tra l’interno e l’esterno

Fonte: Nuova Estrazione
Fonte: Nuova Estrazione
Fonte: Nuova Estrazione

Rappresentazione schematica del funzionamento del Naviglio estrattore® (segue)

Step 4. Trascorso questo periodo, i pistoni sono messi in movimento, generando un abbassamento immediato della pressione del sistema. Inizia in questo modo la fase dinamica in cui si realizza il principio estrattivo; le sostanze estraibili vengono trasferite nel solvente estraente per un effetto di risucchio dovuto al gradiente di pressione negativo venuto a crearsi tra l’interno e l’esterno della matrice solida.
Step 5. La fase dinamica ha tra le sue funzioni quella di rimescolare il liquido estraente, evitando la formazione di gradienti di concentrazione nelle immediate vicinanze della superficie esposta del solido. L’alternarsi di una fase statica ad una dinamica costituisce un ciclo estrattivo; reiterando più cicli si giunge al completo esaurimento della matrice solida. Alla fine dell’estrazione il solvente estraente viene espulso attraverso un’elettrovalvola e raccolto in un apposito contenitore.

Vantaggi

L’estrattore rapido solido-liquido dinamico rappresenta una tecnologia innovativa di estrazione solido-liquido che permette di esaurire in tempi brevi, paragonato alle altre tecniche estrattive attualmente esistenti, le matrici solide contenenti sostanze estraibili in un solvente organico o inorganico ed in loro miscele. La novità dell’estrattore sta nel fatto che cambia la filosofia estrattiva poichè viene invertita la tendenza dei metodi attuali che mirano a riscaldare il sistema estrattivo per aumentare la resa ed accelerare i tempi di estrazione; il Naviglio Estrattore® effettua la estrazione a temperatura ambiente o sub-ambiente e sfrutta un aumento di pressione del liquido estraente sulla matrice solida da estrarre. L’importanza di estrarre a basse temperature risiede nel fatto che in questo modo viene evitato lo stress termico a carico di sostanze termolabili.

Applicazioni

Estrazione del licopene dalle bucce di pomodoro provenienti da lavorazioni industriali.
Le bucce di pomodoro vengono trattate in acqua mediante il Naviglio estrattore® e la componente organica recuperata, in cui si trova anche il licopene, viene separata su SPE (Solid Phase Extraction) ed eluita con una quantità minima di solvente. Le bucce risultanti dal processo vengono essiccate fino alla perdita totale dell’acqua in esse contenuto; il materiale secco viene triturato ed impiegato come mangime per animali.
Recupero degli oli essenziali dagli sfridi delle bucce di arancia provenienti dalla produzione di canditi.
Gli sfridi di bucce di arancia vengono estratti con acqua mediante il Naviglio estrattore; la componente di olio essenziale viene recuperata per centrifugazione. Le bucce di arancia sono fatte essiccare fino alla perdita completa dell’acqua; il materiale secco viene triturato finemente e la polvere ottenuta è impiegata come mangime per gli animali.

Fonte: EconomiaImpresa
Fonte: Giardinaggio
Fonte:  Alberghiera.it.

I materiali di supporto della lezione

Daniele Naviglio, Lydia Ferrara; Tecniche estrattive solido-liquido. Teoria e pratica; Aracne editore 2008.

Naviglio D. (2003). Naviglio's Principle and presentation of an innovative solid-liquid extraction technology: Extractor Naviglio®. Anal. Lett. 36(8), 1647-1659.

Naviglio D., Caruso T., Iannece P., Aragòn A., Santini A. (2008). Characterization of high purity lycopene from tomato wastes using a new pressurized extraction approach. J. Agric. Food Chem. 56, 6227-6231.

Naviglio D., Pizzolongo F., Romano R., Ferrara L., Naviglio B., Santini A. (2007). An innovative solid-liquid extraction technology: use of the Naviglio Extractor for the production of lemon liquor. African Journal of Food Science, 1, 42-50.

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