
图的左边是一只咖啡壶。这就是一种萃取技术——把一种适当的溶剂(热水,即萃取剂)加到固体混合物(磨碎的咖啡豆)中,以溶解一种或几种混合物成分。
使用热水加快了组分的溶解速度,也增大了待萃取组分的溶解度。在咖啡机里,除了溶解萃取以外,还有过滤的步骤。因此,咖啡就是一种滤液,还可以把它进一步分离,得到固体和液体组分。如果把结晶出来的组分里的水进一步蒸干,就得到了即溶咖啡的主要成分。
图中间是一台索格利特萃取器。这种仪器是用来做连续萃取的。首先把固-固混合物或者固-液混合物放在抽提套管里,然后加热萃取剂,蒸气通过右边的臂上升,直至球形冷凝器。萃取剂蒸气在冷凝器中冷凝浓缩,滴回到抽提套管里。套管中待萃取的物质被溶解。当萃取物-溶剂混合物上升到溢出线位置时,就会从左边的虹吸管回流到下面的烧瓶中。该过程一直进行,直到关闭加热器为止。萃取出来的物质溶解在溶剂中,留在烧瓶里。
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这类技术应用得非常频繁,可以用来从植物中提取有用的物质(例如从坚果中提取植物油,从香味植物中提取香精等),以及去掉塑料制品中的添加剂(如增塑剂)。
为了说明均匀的固-液混合物(溶液)的分离,这里选取了从碘的水溶液中萃取碘的例子。萃取剂用四氯化碳(CCl4)。碘在这种溶剂中的溶解度远比在水中的溶解度大。该方法使用了分液漏斗,这样能尽可能地完成液体的分离。这种分离方法的一个前提条件是:两种液体必须尽可能地互不相溶。
该方法是这样的:把亮黄色的碘水溶液和一定量的四氯化碳在分液漏斗中混合,将塞子塞住,充分摇动分液漏斗,使碘的萃取尽可能完全。然后将分液漏斗放在铁圈上,去掉塞子,等混合液分成两层。上层是无色的水层,下层是紫色的四氯化碳层。打开旋塞,将下面的液层经由漏斗尽可能完全地流到接收容器里(这里是一只平底烧瓶)。四氯化碳层之所以呈紫色,是因为紫色的碘晶体在四氯化碳里有很好的溶解性。
(注意:四氯化碳有毒,并能污染环境,不能让学生使用。老师做该实验时必须戴上手套并在通风橱里操作!)
总而言之,在萃取过程中,萃取剂的选择和萃取温度是非常重要的。一方面,待萃取的物质必须在萃取剂中有尽可能好的溶解性,这样才能够做到有效地萃取。另一方面,必须尽可能地防止不需要的组分同时也被萃取(选择性)。例如,除去咖啡中的咖啡因,目标是除去咖啡因,又要尽可能地减少其他物质(如保持咖啡的香味和颜色的物质)的损失。如上所述,萃取介质的温度就非常重要。固体和液体的溶解度往往随着温度的升高而增大,这样可以使得萃取过程更快。
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