(Physische technologie). Extraheren is een methode voor het scheiden van de bestanddelen van een vloeibaar of vast mengsel waarbij gebruik wordt gemaakt van een vloeibaar oplosmiddel.
Het „uitlogen” van vaste stoffen, of van vaste stoffen met ingesloten vloeistof, wordt gewoonlijk tot de extractie gerekend, het „absorberen” van gassen of dampen gewoonlijk Riet (z absorptie).Niet onder het begrip „oplosmiddel” vallen stoffen, die een hechte chemische binding met delen van het te behandelen mengsel aangaan.
De extractie wordt uitgevoerd met het doel, hetzij de in het oplosmiddel opgenomen bestanddelen te winnen (extract), hetzij het niet oplosbare materiaal (extractie-residu) meer zuiver te winnen.
Dikwijls moet het oplosmiddel worden teruggewonnen; dit niet alleen omdat zijn aanwezigheid ongewenst kan zijn in de producten, maar vooral ook om redenen van economie. Men past hiertoe een destillatie- of een verdampproces toe (z destilleren!. Bij verschillende op technische schaal toegepaste processen wordt meer dan 99.95 pct van het oplosmiddel op deze wijze geregenereerd, terwijl tientallen tonnen per uur circuleren.
Voor het welslagen van extractie is nodig, dat de hoeveelheden van de te scheiden componenten A en B in de beide phasen 1 en 2 in verschillende verhoudingen tot elkaar staan, immers alleen dàn krijgt men bij verwijderen van oplosmiddel verschillende producten. Men kan dus schrijven:
CA1/CB1 ≠ CA2/CB2 of ook: CA1/CA2 ≠ CB1/CB2
Waarin de C-waarde concentraties voorstellen. De verhouding K = C1/C2 noemt men verdelingscoëfficiënt. De verdelingscoëfficiënt van stof A moet dus verschillen van die van stof B, en ment dient hiernaar het oplosmiddel te kiezen.
Evenals bij destillatie kent men gemakkelijk en moeilijk uitvoerbare scheidingen. De apparatuur is dienovereenkomstig minder of meer gecompliceerd. Naar analogie van de uitdrukking ideale schotel (z destilleren) kan men hier van ideale trappen spreken. Ligt de verhouding van de beide verdelingscoëfficiënten dicht bij 1 en worden hoge eisen gesteld aan de zuiverheid van de producten, dan zijn veel trappen nodig. Ten einde de beide bestanddelen zuiver te kunnen winnen, moet men, evenals bij destilleren, een behandeling in tegenstroom (rectificatie) toepassen aan beide zijden van de invoer van het te splitsen mengsel.
Technische uitvoering van de extractie.
A Vloeistof - vloeistof
Evenals de destillatie kan de extractie trapsgewijs of geleidelijk plaats vinden. De schotelkolom uit de destillatie correspondeert met de extractie in mengers M en bezinkvaten. Het mengen kan o.m. geschieden door de vloeistoffen te zamen door een buis te pompen, die voorzien is van een aantal geperforeerde schotten. De met vullichamen gevulde kolom (z destilleren) kan evenzeer voor extractie dienen. De lichtste vloeistof wordt onder, de zwaarste boven ingevoerd.
B Vast-vloeistof (uitlogen). De vloeistof doorloopt hier één of meer vaten die met vaste stof gevuld zijn. Wil men tegenstroom toepassen in continu werkende apparaten, dan moet men de vaste stof óók ten opzichte van het apparaat verplaatsen. Dit geschiedt bijv. in de Dorr-indikker (z bezinken), bij het verwerken van ertsen. Om verplaatsen van de vaste stof te vermijden, kan men echter ook een systeem van omschakelen toepassen, waarbij a.h.w. de apparatuur zich beweegt t.o. van de inhoud. Het oplosmiddel doorloopt hier een aantal vaten in serie, waarvan het eerste de meest uitgeloogde en het laatste de meest verse inhoud heeft. Verder wordt één vat onderwijl geleegd en vers gevuld. Na verloop van enige tijd wordt dit laatste vat aan het eind bijgeschakeld en dan wordt de toevoer van oplosmiddel overgeschakeld op vat no 2. Daarna wordt het oorspronkelijk eerste vat geleegd en gevuld, en zo vervolgens. De zgn. diffusie-batterij in beetwortelsuikerfabrieken werkt volgens dit principe.
Voorbeelden van extractie-processen.
A Vloeistof-vloeistof
Mineraleolie. In de petroleumindustrie worden vloeibaar zwavelig zuur (S02) en enkele andere niet-koolwaterstoffen gebruikt om aromatische koolwaterstoffen preferentieel op te lossen. De extractie met SO2 bij -10 gr. C. is een uitvinding van de Roemeen dr L. Edeleanu. Door „Edeleanuseren” van kerosine (d.i. lampenpetroleum) vermindert men de neiging tot roeten van de vlam, want aromaten geven bij verbranding veel roet. Benzine, daarentegen, wordt met SO2 behandeld om de aromaten te winnen. Zij zijn waardevol voor toepassing in vliegbenzine. Bij smeerolie hebben andere oplosmiddelen meer toepassing gevonden, vooral furfuraal en phenol. Hier zijn wederom de aromaten de ongewenste bestanddelen. Door de extractie verkrijgt de olie een geringer temperatuursafhankelijkheid van de viscositeit (hoger „viscositeitsindex”), zodat ze over een groter temperatuurtraject bruikbaar is. Verder wordt ze meer stabiel tegen oxydatie,
Azijnzuur
In verschillende bedrijven moet azijnzuur worden teruggewonnen uit zeer verdunde waterige vloeistoffen. Destillatie zou hier zeer kostbaar zijn. Men kan het azijnzuur echter extraheren met een organisch oplosmiddel zoals chloroform.
Aetherische oliën
Citroenolie e.d. bevatten slechts enkele pct reukstof. De zuivering is beschreven door Ruys en Van Dijck, (Perfumery & Essential Oil Record, Mrt 1937).
B Vast-vloeistof
(uitlogen). Vette olie. De bij het uitpersen van zaden verkregen koeken worden nog met benzine e.d. geëxtraheerd om de resten olie te winnen.
Plantenextracten
Fabricage van suiker, looistoffen, nicotine, chinine, etc.
Het zgn. chemisch reinigen is in feite een extractie met een oplosmiddel voor vetten. Veel gebruikte oplosmiddelen zijn: voor vetten en oliën: benzine, trichlooraethyleen C2HCl3 en tetrachloorkoolstof CCl4. De laatste twee zijn niet brandbaar. Voor allerlei andere plantaardige en dierlijke extracten: water, alkohol, aceton, aether.
Laboratoriumapparatuur.
Voor het in contact brengen van twee vloeistoffen gebruikt men veelal scheitrechters (z bezinken). Door gebruik van een aantal van deze scheitrechters kan men zelfs het effect van tegenstroom nabootsen.
Moet een vloeistof herhaalde malen met vers oplosmiddel in aanraking worden gebracht, dan gebruikt men een perforator. Het oplosmiddel verdampt in een kolfje, wordt gecondenseerd in de koeler, valt in de los staande binnenbuis en stijgt op door de te extraheren vloeistof.
Voor uitlogen van vaste stoffen dient dikwijls het Soxhlet apparaat. De vaste stof bevindt zich in een filtreerpapieren huls in de ruimte. Oplosmiddeldampen stijgen op en worden gecondenseerd. Het condensaat valt in een huls. Telkens wanneer deze vol is gaat de hevel werken en loopt de vloeistof met het extract in een kolfje.
