Buzz
Chiết xuất là kỹ thuật tách các chất lỏng khác nhau bằng nhiệt từ hỗn hợp đồng nhất (dung dịch). Chất rắn hòa tan như muối được tách bằng cách kết tinh. Dung dịch muối có thể cô đặc qua bay hơi. Khi mục đích chính là thu hơi, như trong việc khử muối khỏi nước biển, dù không hoàn toàn đúng, vẫn gọi là chiết xuất. Cũng có thể tách dung dịch bằng đông tụ. Trong các ngôn ngữ châu Âu, từ chiết xuất bắt nguồn từ tiếng La tinh destillare nghĩa là nhỏ giọt.
Nguồn gốc
Trong thời Cổ đại, người ta chủ yếu chiết xuất tinh dầu. Vào thế kỷ 1000, khi axít sulfuric và axít nitric, đặc biệt là rượu (êtanol) được phát hiện, chiết xuất trở thành phương pháp quan trọng. Trong thế kỷ 17, người ta còn chiết xuất nước ngọt từ nước biển và nhựa đường, hắc ín để trám tàu.
Nguyên lý hoạt động
Có nhiều phương pháp tách hỗn hợp. Đặc điểm của chiết xuất là dùng năng lượng để tách. So với các phương pháp khác như dùng chất hấp thụ hay dung môi, năng lượng có ưu điểm là dễ dàng thêm vào và lấy ra khỏi hệ thống. Chiết xuất dựa trên sự khác biệt nhiệt độ sôi của các chất lỏng. Người ta cũng nói các chất lỏng có áp suất hơi khác nhau ở cùng nhiệt độ. Khi thêm năng lượng vào, chất có áp suất hơi cao hơn (nhiệt độ sôi thấp hơn) sẽ bay hơi nhiều hơn. Do đó, nồng độ của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần chiết xuất sẽ cao hơn so với trong hỗn hợp ban đầu.
Cần phân biệt giữa quy trình chiết xuất một lần, như thường thấy trong phòng thí nghiệm để tách hóa chất tinh khiết, và chiết xuất liên tục, thường diễn ra trong các cột chiết xuất tại nhà máy hóa học.
Lặp lại quá trình tách hỗn hợp
Nồng độ của chất cần tách có thể được nâng cao bằng cách tiếp tục chiết xuất lại phần đã chiết xuất. Sự khác biệt nhiệt độ sôi càng lớn thì số lần chiết xuất cần thiết để đạt nồng độ mong muốn càng ít.
Chiết xuất phân đoạn
Chiết xuất phân đoạn là phương pháp cổ điển để tách các chất bay hơi khỏi hỗn hợp dựa trên sự khác biệt nhiệt độ sôi. Quá trình này có thể thực hiện ở áp suất khí quyển hoặc áp suất giảm. Phương pháp này dùng bình chiết có lắp cột phân đoạn và thường kết nối với máy hút chân không để giảm nhiệt độ chiết, bảo vệ các chất nhạy cảm với nhiệt. Nhiệt độ và áp suất được giám sát trong suốt quá trình. Phương pháp này thường được sử dụng để tách các thành phần trong tinh dầu.
Chiết xuất lôi cuốn
Chiết xuất chỉ cần thiết khi các chất lỏng cần tách hòa tan vào nhau, như dung dịch cồn và nước. Nếu hỗn hợp gồm các chất không hòa tan, như nước và dầu, có thể tách bằng cách lắng và gạn.
Khi khai thác tinh dầu từ cây cỏ có nồng độ thấp như oải hương (Lavandula angustifolia) hay cúc Đức (Matricaria recutita), thêm nước vào cây cắt nhỏ và đun nóng (chưng cách thủy). Nhờ nước, nhiệt độ duy trì ở điểm sôi, có thể dùng áp suất cao để tăng nhiệt độ trên 100°C. Hơi dầu theo hơi nước vào bộ ngưng tụ và ngưng tụ lại. Hỗn hợp dầu-nước sau đó được tách bằng lắng. Hơi nước cuốn theo thành phần không tan. Nếu không có nước, nhiệt độ tăng cao có thể phân hủy dầu.
Một phương pháp khác là đun nước trong nồi riêng rồi dẫn hơi nước qua cây chứa tinh dầu đã cắt nhỏ để kéo tinh dầu theo hơi nước.
Cồn và hỗn hợp đẳng phí
Ứng dụng lâu đời và nổi tiếng nhất của chiết xuất là sản xuất rượu mạnh. Nồng độ êtanol chỉ có thể đạt tối đa 95,57%. Trong nhiều trường hợp, có tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng không thể tách thêm bằng chiết xuất. Những hỗn hợp này gọi là hỗn hợp đẳng phí. Để tăng nồng độ cồn, phải dùng phương pháp tinh cất đặc biệt.
Tìm hiểu thêm
- Chiết xuất phân đoạn
- Chiết xuất chân không
