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TECNICHE ESTRATTIVE E DI POST-PROCESSING DI ESTRATTI


A seconda della tipologia di estratto che si desidera ottenere, si possono utilizzare varie tecniche estrattive, eventualmente seguite da varie attività di post-processing. È così possibile ottenere estratti liquidi, estratti fluidi, estratti molli, estratti secchi ed estratti microincapsulati.
Trattamenti pre-estrazione
 
I campioni di pianta possono essere sottoposti ad estrazione freschi oppure dopo essere stati essiccati. Le piante (o loro parti selezionate) fresche generalmente si prestano bene, dato il loro contenuto naturale di acqua, a lavorazioni in solventi di estrazione a base acquosa. Sono però molto delicate e possono deteriorarsi facilmente; tuttavia, la surgelazione permette di mantenere le caratteristiche della pianta fresca prolungandone la conservabilità.
 
Le piante essiccate possono invece essere estratte in una varietà più ampia di solventi, compresi oli ed altri solventi lipofili. Esistono molte tecniche per essiccare le piante: essiccazione all’aria, in stufa, con l’ausilio di microonde, liofilizzazione. La scelta del metodo di essiccazione più adatto viene presa in base alla temperatura ed al tempo che ciascun metodo richiede.
 
Inoltre, che siano freschi o essiccati, i campioni vengono solitamente polverizzati o macinati (per esempio in taglio tisana), in modo da ridurli in particelle più piccole ed aumentare la superficie di contatto tra il campione ed il solvente di estrazione, per incrementare la resa dell’estrazione stessa.
 
Un’altra tecnica di pre-trattamento dei campioni è rappresentata dal trattamento enzimatico, mettendo a contatto la pianta con enzimi quali cellulasi, pectinasi ed emicellulasi che idrolizzano i componenti strutturali della parete cellulare e ne aumentano così la permeabilità. Si tratta di una tecnica ecosostenibile che permette di raggiungere elevate rese di estrazione.

Un’altra tecnica di pre-trattamento della pianta (o di sue parti selezionate) è la fermentazione, che implica l’immersione della pianta in acqua per un determinato periodo di tempo in modo che si sviluppi alcol (etanolo) in situ. Quest’ultimo facilita l’estrazione, ma serve anche come conservante.
Macerazione
 
La pianta intera o macinata grossolanamente viene posta in un contenitore chiuso con il solvente di estrazione e lasciata a riposo a temperatura ambiente, con frequente agitazione, per un tempo minimo di 3 giorni o fino a che i materiali solubili si sono disciolti. A questo punto, la miscela viene drenata, il residuo solido viene pressato o torchiato, ed i liquidi combinati vengono filtrati o decantati.
Digestione
 
La digestione è una tecnica di macerazione che prevede un riscaldamento delicato durante l’estrazione. Il leggero aumento di temperatura permette di velocizzare l’estrazione e/o di aumentarne la resa, purché i principi attivi desiderati non siano labili o sensibili alla temperatura.
Decozione
 
In questo procedimento, la pianta ciene fatta bollire in un determinato volume di acqua (per esempio un rapporto droga:estratto (D:E) di 1:4 o 1:6) per un tempo definito. Quando l’acqua, con l’ebollizione, ha ridotto il suo volume a circa 1/4 del volume originale, la miscela viene raffreddata e l’estratto concentrato ottenuto viene filtrato.
La decozione viene di solito utilizzata per l’estrazione di principi attivi solubili in acqua e resistenti al calore.
Infusione
 
L’infusione implica di mettere a contatto la pianta con acqua fredda, calda o in ebollizione per un breve periodo di tempo. Si ricorre all’infusione quando si desidera ottenere soluzioni diluite dei principi attivi contenuti nella pianta che sono facilmente solubili in acqua.
Percolazione
 
La percolazione rappresenta la tecnica che più di frequente viene utilizzata nella preparazione degli estratti fluidi. Prevede l’uso di un percolatore, un recipiente di forma allungata, solitamente conica, aperto alle due estremità. Il materiale vegetale solido viene innanzitutto umettato con del solvente di estrazione per alcune ore, in un recipiente chiuso. Questa operazione serve a rigonfiare le cellule vegetali ed a promuovere il passaggio dei principi attivi nel solvente. In seguito, la pianta così imbevuta del solvente viene caricata sulla parte superiore del percolatore. Al di sopra viene posta una opportuna quantità di solvente di estrazione che, essendo immesso dall’alto, passa attraverso il materiale vegetale ad una velocità di flusso tale da permettere al solvente di avere il tempo di penetrare all’interno delle cellule vegetali e di estrarre i principi attivi in esse contenuti. Ulteriore solvente può essere aggiunto, sempre dall’alto, fino a che il liquido (percolato) che esce dal percolatore è incolore perché ormai privo dei principi attivi del materiale vegetale.
Si procede poi alla torchiatura della pianta ancora imbevuta del solvente, per recuperare il solvente stesso che viene combinato con il percolato e filtrato.
Estrazione con ultrasuoni
 
Questa procedura di estrazione prevede l’ausilio di ultrasuoni ad una frequenza da 20 kHz a 2000 kHz. Gli ultrasuoni aumentano la permeabilità della parete cellulare producendovi dei pori. Questa tecnica può essere utile in molti casi, ma l’energia degli ultrasuoni potrebbe talvolta interagire negativamente con i principi attivi, per esempio formando radicali liberi.
Spremitura
 
La spremitura è una tecnica di estrazione a freddo utilizzando la pressione. L’estrazione mediante spremitura viene oggi utilizzata soprattutto per la produzione di oli agrumati. Le scorze degli agrumi vengono infatti sminuzzate e pressate a freddo, con l’ausilio di una pressa meccanica e con l’aggiunta di una piccola quantità di acqua che viene poi separata mediante centrifugazione.
Idrodistillazione e distillazione in corrente di vapore
 
Sono tecniche utilizzate prevalentemente per la produzione di oli essenziali. Prima di tutto, la pianta aromatica viene posta in un distillatore. Viene poi aggiunta una quantità appropriata di acqua che viene portata all’ebollizione (nell’idrodistillazione) oppure la pianta viene fatta attraversare da una corrente di vapore acqueo (nel caso della distillazione in corrente di vapore). Il vapore acque si arricchisce dell’olio essenziale che, sotto l’influenza dell’acqua calda o del vapore stesso, si libera dalle cellule della pianta. Questo viene poi condensato in un condensatore e convogliato in separatore, nel quale l’olio essenziale estratto di separa della fase acquosa.
Estrazione con fluidi supercritici
 
L’estrazione con fluidi supercritici (per esempio CO2 supercritica) ha tra gli obiettivi l’uso di volumi ridotti di solventi organici. L’impiego di CO2 supercritica presenta numerosi vantaggi, essendo poco costosa, sicura e abbondante, oltre a possedere prorietà fisiche favorevoli. Ciononostante presenta delle limitazione legate soprattutto alla sua polarità: ecco che, a seconda della polarità dei principi attivi da estrarre, può rendersi necessario aggiungere un cosolvente organico, oopure utilizzare un fluido alternativo, quale l’argon.
Questo tipo di estrazione non lascia residui di solvente nell’estratto e ha un impatto minimo sull’ambiente.
Post-processing di estratti
 
Una volta che un estratto è stato ottenuto, viene sottoposto a varie operazioni di post-processing per renderlo ottimale all’utilizzo finale. Alcune tecniche sono:
 
  • Filtrazione: l’estratto ottenuto viene separato dal materiale vegetale esaurito viene filtrato per allontanare i residui indisciolti e le particelle colloidali eventualmente presenti.
  • Concentrazione: consiste nella parizale riduzione del solvente di estrazione (solitamente acqua) presente negli estratti liquidi, senza però arrivare alla loro completa disidratazione.
  • Raffinazione/purificazione/frazionamento: si tratta di metodi per l’ottenimento di principi attivi ad un grado più o meno elevato di purezza. Tra varie tecniche che vengono utilizzate a questo scopo vi è, per esempio, la cromatografia. Esistono vari tipi di cromatografia, ma sono tutti accomunati dal principio di sfruttare la capacità di una fase stazionaria (solitamente un solido poroso) di legarsi in maniera selettiva ai principi attivi da separare che, a loro volta, vengono trasportati da una fase mobile (fluido eluente).
  • Spray drying: lo spray drying è una tecnice che permette di ottenere polveri essiccate (estratti secchi) a partire da estratti fluidi. L’estratto filtrato viene sottoposto a spray drying con l’utilizzo di una pompa ad alta pressione. Controllando la tempratura interna della camera e variando la pressione della pompa è possibile ottenere prodotti con la granulometria desiderata. Per rendere la polvere più omogenea, l’estratto secco può essere miscelato con diluenti o eccipienti adatti, in modo tale da essere adatti per l’uso in capsule o in compresse.
  • Liofilizzazione: la liofilizzazione (detta anche crioessiccamento) è una tecnica che permette di eliminare l’acqua da una sostanza organica minimizzando l’alterazione delle caratteristiche e dei componenti della sostanza stessa. La liofilizzazione viene utilizzata soprattutto in ambito farmaceutico, ma anche per la conservazione di certi alimenti. Questa tecnica consiste nel raffreddare a temperature assai inferiori a 0°C l’acqua contenuta nella sostanza organica e successivamente sublimare sotto vuoto spinto il ghiaccio ottenuto. Le sostanze liofilizzate possono riacquistare le propeietà originali semplicemente aggiungendo acqua.
Altre tecniche di estrazione e di post-processing di estratti
 
Ci sono molte altre tecniche di estrazione e di post-processing di estratti, tra le quali ricordiamo:
  • Microestrazione in fase solida
  • Estrazione di protoplasti
  • Estrazione di membrane cellulari
  • Distillazione in microonde
  • Granulazione
  • Microincapsulazione
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