Cenni sul funzionamento dell’estrattore rapido solido-liquido dinamico

Il sistema base dell’apparecchio è costituito da due camere di estrazione (due cilindri muniti di pistone mobile) sul fondo delle quali sono posti due setti porosi che lasciano passare il liquido e le sostanze in esso disciolte, mentre bloccano le particelle grossolane di materiale solido. Le due camere di estrazione sono messe in comunicazione tramite un condotto su cui viene inserita una elettrovalvola che resta chiusa per tutto il tempo dell’estrazione ed è utilizzata solo per la raccolta del solvente. Il materiale solido da estrarre è posto nelle camere di estrazione che in seguito vengono riempite completamente con il solvente estraente (organico o inorganico o loro miscele). Il riempimento della camera di estrazione con la matrice solida ed il solvente avviene a pressione atmosferica e l’indicatore di pressione indica il valore zero (Fig. 1).

Il sistema, dopo il riempimento, viene chiuso e messo sotto pressione dall’azione meccanica di due pistoni spinti ad aria compressa. La pressione esercitata dai pistoni viene trasferita al liquido (Fig. 2) poiché le due camere di estrazione sono collegate tramite un condotto. Quando viene raggiunto il valore massimo di pressione impostato, il sistema resta fermo per un tempo necessario a stabilire un equilibrio pressorio tra l’interno e l’esterno della matrice solida: questa situazione è identificata come la “fase di statica” (Fig. 3).

Trascorso questo periodo i pistoni vengono rapidamente rimossi dall’equilibrio statico per la fuoriuscita rapida dell’aria dal sistema, generando un abbassamento immediato della pressione all’interno della camera di estrazione e dando luogo alla “fase di dinamica” (Fig. 4) in cui si realizza il principio estrattivo. Le sostanze estraibili vengono trasferite nel solvente per un effetto di “risucchio” dovuto al gradiente di pressione negativo venuto a crearsi tra l’interno e l’esterno della matrice solida.

Tale meccanismo è ben rappresentato nelle Fig. 5 e 6 dove si evidenziano rispettivamente il raggiungimento dell’equilibrio di pressione (la matrice solida è completamente permeata dal liquido estraente) e la fuoriuscita delle sostanze estraibili dalla matrice solida. La fase dinamica ha inoltre la funzione di rimescolare il liquido, evitando la formazione di gradienti di concentrazione nelle immediate vicinanze della superficie esposta al solido. L’alternarsi di una fase di statica con una di dinamica costituisce un ciclo estrattivo. Reiterando più cicli estrattivi si giunge al completo esaurimento della matrice solida. Alla fine dell’estrazione il solvente è espulso attraverso una elettrovalvola e raccolto in un apposito contenitore (Fig. 7).

Fig.1 Caricamento delle camere estrattive con matrice solida (cerchi verdi) e solvente estraente (colore blu).

Fig. 2 Chiusura del sistema ed inizio della compressione del solvente (Le figure geometriche variamente colorate rappresentano i principi attivi).

Fig. 3 Massima compressione del sistema ed inizio della fase di statica.

Fig. 4 Fine della fase di statica ed inizio della fase di dinamica (decompressione del solvente).

Fig. 5 Equilibrio di pressione tra il solvente esterno e quello contenuto all’interno della matrice.

Fig. 6 Effetto di “risucchio” generato dal gradiente di pressione.

Fig. 7 Fine dell’estrazione ed inizio fase di scarico.