Estrazione (estratto)

L’estrazione è un processo di separazione fisica o chimica in cui uno o più componenti vengono completamente o parzialmente sciolti da una miscela di sostanze, il cosiddetto materiale di estrazione, con l’aiuto di un solvente adatto (agente di estrazione). Lo scopo è quello di estrarre selettivamente alcuni componenti o separarli da sostanze indesiderate.

Il termine “estrazione” deriva dalla parola latina extrahere, che significa “estrarre” o “portare fuori”. Colloquialmente, l’estrazione è nota anche come lisciviazione.

Il risultato dell’estrazione è chiamato estratto (anche estratto, infuso o infus). Il residuo, cioè il materiale da cui sono stati estratti i componenti, è chiamato fase raffinata.

Basi e principi dell’estrazione

L’estrazione si basa sul principio fisico della diversa solubilità delle sostanze in un particolare solvente. L’agente di estrazione viene selezionato in modo da sciogliere al meglio la sostanza desiderata, mentre gli altri componenti rimangono insolubili o vengono dissolti a malapena.

Un concetto importante è il coefficiente di ripartizione: descrive il rapporto tra le concentrazioni di una sostanza in due solventi immiscibili in equilibrio. Un coefficiente di ripartizione elevato significa che la sostanza si scioglie preferenzialmente in un solvente, facilitando la separazione.

L’estrazione può essere puramente fisica, se la sostanza viene solo disciolta, o chimica, se avviene una reazione (ad esempio la formazione di un complesso).

Tipi di estrazione

A seconda dello stato aggregato delle fasi coinvolte, si distinguono diversi tipi di estrazione:

• Estrazione liquido-liquido: due liquidi immiscibili (ad esempio acqua e un solvente organico) vengono mescolati per trasferire una sostanza da una fase all’altra. Esempio: separazione dell’acido benzoico dall’acqua in un solvente organico.
• Estrazione solido-liquido: un solido viene trattato con un solvente per estrarre i componenti solubili. Esempio: preparazione del caffè o del tè, in cui l’acqua estrae gli aromi dalle parti della pianta.
• Estrazione gas-liquido o liquido-gas: i gas o i liquidi vengono utilizzati per estrarre le sostanze, ad esempio l’estrazione di oli essenziali con CO₂ supercritica.

Sequenza di un processo di estrazione industriale

Un tipico processo di estrazione industriale consiste in diverse fasi:

1. Estrazione: il solvente scioglie le sostanze desiderate dal materiale di estrazione e forma una soluzione estrattiva.
2. Separazione dell’estratto: la soluzione di estratto viene separata dal residuo. Il residuo viene spesso deumidificato utilizzando centrifughe o filtri.
3. Lavorazione dell’estratto: il solvente viene separato tramite evaporazione o altri processi per ottenere l’estratto puro.
4. Essiccazione: l’estratto viene essiccato se viene richiesto in forma solida.

Esempi di estrazioni industriali sono l’estrazione degli aromi del caffè o del tè, la produzione di oli vegetali o di ingredienti farmaceutici attivi.

Fattori che influenzano l’estrazione

L’efficienza e la qualità dell’estrazione dipendono da diversi fattori:

• Temperatura: le temperature più alte di solito aumentano la solubilità e la velocità di estrazione.
• Pressione: la pressione può essere decisiva, soprattutto per le estrazioni gas-liquido.
• Solventi: selezione in base alla solubilità, alla compatibilità ambientale e alla sicurezza.
• Gradiente di concentrazione: maggiore è la differenza di concentrazione della sostanza tra il materiale da estrarre e il solvente, più efficace è l’estrazione.
• Superficie: i materiali finemente frantumati offrono una maggiore superficie di estrazione.
• Tempo di contatto e agitazione: Tempi di contatto più lunghi e una buona miscelazione migliorano l’estrazione.

Applicazioni dell’estrazione

L’estrazione è un processo fondamentale in molti settori:

• Industria alimentare: estrazione di aromi, coloranti, caffeina o oli.
• Industria farmaceutica: estrazione di principi attivi da piante o prodotti di sintesi.
• Tecnologia ambientale: rimozione di sostanze inquinanti dall’acqua o dal suolo.
• Industria chimica: separazione e purificazione di sostanze.
• Analisi di laboratorio: Preparazione dei campioni per l’analisi.

Esempio: preparazione di tè e caffè

Un semplice esempio di estrazione è la preparazione del tè o del caffè. In questo processo, gli ingredienti idrosolubili delle parti della pianta vengono sciolti dall’acqua calda ed entrano nel liquido. L’estrazione è un processo fisico in cui vengono estratti aroma, colore e principi attivi.

Agente estrattivo

Come agenti di estrazione vengono utilizzate diverse sostanze, a seconda dell’applicazione:

• Acqua: ecologica, non tossica, spesso utilizzata in campo alimentare e farmaceutico.
• Solventi organici: etanolo, esano, diclorometano, acetone, ecc. a seconda della solubilità della sostanza target.
• Fluidi supercritici: la CO₂ supercritica è sempre più utilizzata perché è ecologica ed estrae delicatamente.

La scelta dell’agente di estrazione è fondamentale per l’efficienza, la sicurezza e la compatibilità ambientale del processo.

Riassunto

L’estrazione è il processo di dissoluzione di uno o più ingredienti dai componenti delle piante utilizzando un solvente. Gli estratti così ottenuti contengono importanti principi attivi e ingredienti che vengono utilizzati, tra l’altro, per la produzione di integratori alimentari e cosmetici.

I componenti delle piante fresche sono i più indicati per l’estrazione. Contengono più ingredienti volatili, come gli oli essenziali, rispetto alle piante secche. Le piante secche, invece, hanno il vantaggio di poter essere estratte indipendentemente dalla stagione e dal luogo. In entrambi i casi, è importante che i componenti della pianta vengano schiacciati prima dell’estrazione. In questo modo aumenta la loro superficie e vengono rilasciati più ingredienti.

Durante l’estrazione, le parti della pianta vengono mescolate intensamente con i solventi. Questo fa sì che gli ingredienti si dissolvano dai componenti della pianta e passino nel solvente. Il materiale vegetale viene poi separato dal solvente mediante un processo di separazione. Infine, l’agente di estrazione viene lavorato con gli ingredienti vegetali in modo da ottenere ingredienti puri.

In genere si utilizzano come solventi acqua, alcol o solventi organici. La scelta del solvente dipende essenzialmente dalla solubilità dell’ingrediente da estrarre nel rispettivo solvente. Gli ingredienti liposolubili vengono estratti con un solvente più oleoso e quelli idrosolubili con un solvente acquoso. La solubilità degli ingredienti nel solvente viene migliorata con l’ulteriore applicazione di pressione e temperatura, in modo da aumentare la resa dell’estrazione.

L’estrazione come metodo per ottenere ingredienti per integratori alimentari e cosmetici ha il vantaggio di poter ottenere quantità concentrate dei principi attivi richiesti. Allo stesso tempo, è possibile eliminare i sottoprodotti indesiderati che non sono solubili nel solvente. Un altro importante vantaggio è che si possono ottenere concentrati stabili degli ingredienti estratti da parti di piante deperibili.