مقایسه تطبیقی دستگاه اسانسگیری (تقطیر با بخار) و دستگاه استخراج حلالی (سوکسله)
دستگاههای کلونجر (Clevenger) که روش اسانسگیری (تقطیر با بخار) را اجرا میکنند و سوکسله (Soxhlet) که روش استخراج حلالی (سوکسله) را اجرا میکنند، دو ابزار کلاسیک و پرکاربرد در آزمایشگاهها و صنایع برای جداسازی ترکیبات مورد نظر از ماتریسهای جامد، به ویژه مواد گیاهی هستند. با وجود هدف مشترک «استخراج»، این دو روش از نظر مکانیسم عمل، نوع حلال، اجزای استخراجی هدف و در نهایت کیفیت و کمیت محصول نهایی تفاوتهای اساسی دارند. درک این تفاوتها برای انتخاب روش بهینه استخراج در یک کاربرد خاص حیاتی است.
مکانیسم عمل و اساس جداسازی در استخراج
تفاوت اصلی این دو دستگاه در اصل عملیاتی است که جداسازی را ممکن میسازد.
الف) دستگاه کلونجر (اسانسگیری (تقطیر با بخار))
اساس کار کلونجر، اسانسگیری (تقطیر با بخار) است. این روش به طور خاص برای استخراج ترکیبات فرار یا روغنهای اسانسی (Essential Oils) که عموماً توسط حرارت و بخار آب حمل میشوند، طراحی شده است.
مکانیسم: نمونه درون بالن حاوی آب مقطر قرار میگیرد. با حرارت دادن، آب به بخار تبدیل میشود. این بخار از درون بافت گیاهی عبور کرده، ترکیبات فرار را با خود حمل میکند و به سمت کندانسور میرود. پس از میعان، آب و اسانس در تله کلونجر بر اساس چگالی جداسازی میشوند. آب اضافی به بالن باز میگردد و اسانس در لوله مدرج جمعآوری میشود.
حلال: حلال اصلی آب است و تنها از نیروی بخار آب برای استخراج استفاده میشود.
ب) دستگاه سوکسله (استخراج حلالی (سوکسله))
اساس کار سوکسله، استخراج حلالی (سوکسله) با استفاده از یک حلال آلی یا معدنی است.
مکانیسم: نمونه جامد درون یک محفظه به نام تیمبل (Thimble) قرار میگیرد. حلال مورد نظر درون بالن زیرین حرارت داده میشود. بخار حلال پس از میعان، بر روی نمونه در تیمبل ریخته و باعث انحلالپذیری و استخراج ترکیبات هدف میشود. پس از اشباع، سیفون عمل کرده و حلال حاوی مواد استخراج شده (عصاره) را به بالن اصلی باز میگرداند. این چرخه به طور مداوم تکرار میشود تا استخراج کامل شود.
هدف استخراجی و نوع محصول نهایی
انتخاب دستگاه به شدت به نوع ترکیبی که قصد استخراج آن را داریم، بستگی دارد:
| ویژگی | دستگاه کلونجر (اسانسگیری (تقطیر با بخار)) | دستگاه سوکسله (استخراج حلالی (سوکسله)) |
| نوع ترکیب هدف | ترکیبات فرار (روغنهای اسانسی) | ترکیبات غیرفرار (لیپیدها، پلیفنولها، آلکالوئیدها) |
| محصول نهایی | اسانس خالص (آماده مصرف) | عصاره حلالی (نیاز به تغلیظ و حذف حلال) |
| اساس جداسازی | تفاوت در نقطه جوش و فشار بخار (اسانسگیری (تقطیر با بخار)) | تفاوت در انحلالپذیری در حلال انتخابی (استخراج حلالی (سوکسله)) |
مزایا و معایب استخراج با کلونجر و سوکسله
الف) مزایای اسانسگیری (تقطیر با بخار) (کلونجر)
خلوص محصول: اسانس به دست آمده نسبتاً خالص است و نیازی به مراحل پرهزینه تبخیر حلال و تغلیظ ندارد.
حلال سبز: تنها حلال مورد استفاده آب است که آن را به یک روش “سبز” تبدیل میکند و پس از استخراج، باقیمانده حلال در محصول وجود نخواهد داشت.
ب) معایب اسانسگیری (تقطیر با بخار) (کلونجر)
بازده کمتر: برخی ترکیبات فرار ممکن است در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد تجزیه شوند، در نتیجه بازده استخراج برای روغنهای اسانسی میتواند کمتر باشد.
محدودیت کاربرد: تنها برای استخراج ترکیبات فرار مناسب است.
ج) مزایای استخراج حلالی (سوکسله)
بازده بالا: به دلیل استخراج مداوم توسط حلال تازه، بازده استخراج برای ترکیبات مورد نظر معمولاً بسیار بالاتر است.
مصرف حلال بهینه: در مقایسه با خیساندن، مقدار حلال مصرفی برای استخراج کمتر است، زیرا حلال دائماً بازیافت میشود.
انعطافپذیری حلال: میتوان از انواع حلالها با قطبیتهای مختلف برای استخراج طیف گستردهای از ترکیبات استفاده کرد.
د) معایب استخراج حلالی (سوکسله)
زمان طولانی: فرآیند استخراج در سوکسله میتواند بسیار طولانی باشد (معمولاً ۶ تا ۲۴ ساعت).
نیاز به تغلیظ: محصول نهایی یک عصاره حلالی است که باید حتماً حلال آن جداسازی شود.
خطر حرارتی: تماس طولانیمدت نمونه با حلال در حال جوش، میتواند منجر به تخریب حرارتی ترکیبات حساس غیرفرار شود.
جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره قیمت استوانه مدرج و قیمت بالن ژوژه و قیمت ارلن مایر روی لینک ها کلیک نمایید.
مقایسه ساختاری و عملیاتی فرآیند استخراج
معیار دستگاه کلونجر (اسانسگیری (تقطیر با بخار)) دستگاه سوکسله (استخراج حلالی (سوکسله)) اصل عملیات اسانسگیری (تقطیر با بخار) استخراج حلالی (سوکسله) مداوم مایع-جامد حلال مورد نیاز آب مقطر حلالهای آلی (متانول، هگزان، اتانول و…) جداسازی محصول خودکار (بر اساس چگالی) دستی (نیاز به تبخیر حلال) کاربرد عمده استخراج اسانسهای فرار استخراج لیپیدها، رنگدانهها و مواد غیرفرار
کاربردهای کلیدی در صنعت
کلونجر: عمدتاً در صنایع عطرسازی، آرایشی و بهداشتی و دارویی برای تولید روغنهای اسانسی و تعیین استاندارد میزان اسانس با روش اسانسگیری (تقطیر با بخار) استفاده میشود.
سوکسله: در صنایع غذایی برای تعیین میزان چربی، در صنایع دارویی برای استخراج ترکیبات فعال از گیاهان دارویی، و در تجزیه شیمیایی برای آمادهسازی نمونهها با روش استخراج حلالی (سوکسله) کاربرد فراوان دارد.
نتیجهگیری
دستگاه کلونجر و سوکسله، هر دو ابزارهای قدرتمندی برای استخراج ترکیبات از ماتریسهای جامد هستند، اما هدف، مکانیسم و محصول نهایی آنها کاملاً متفاوت است. کلونجر بر مبنای اسانسگیری (تقطیر با بخار) عمل کرده و برای استخراج اسانسهای فرار مناسب است. در مقابل، سوکسله بر مبنای استخراج حلالی (سوکسله) عمل کرده و برای استخراج ترکیبات غیرفرار مانند چربیها و پلیفنولها ایدهآل است. انتخاب صحیح میان این دو روش استخراج، عاملی تعیینکننده در کارایی، کیفیت و هزینه فرآیند خواهد بود.
سوالات متداول درباره تفاوت دستگاه اسانس گیری و استخراج حلالی
۱. هدف اصلی از دستگاه کلونجر چیست؟
هدف اصلی دستگاه کلونجر انجام فرآیند اسانسگیری (تقطیر با بخار) است. این روش به طور خاص برای جداسازی و اندازهگیری ترکیبات فرار (مانند روغنهای اسانسی) از ماتریسهای گیاهی و دارویی طراحی شده است. محصول نهایی، اسانس خالص است که به طور خودکار از آب در تله کلونجر جدا میشود.
۲. هدف اصلی از دستگاه سوکسله چیست؟
هدف اصلی دستگاه سوکسله انجام فرآیند استخراج حلالی (سوکسله) است. این روش برای استخراج ترکیبات غیرفرار (مانند چربیها، آلکالوئیدها، پلیفنولها و رنگدانهها) از مواد جامد با استفاده از یک حلال آلی مناسب (بر اساس انحلالپذیری) استفاده میشود.
۳. تفاوت اصلی در حلال مورد استفاده در کلونجر و سوکسله چیست؟
در اسانسگیری (کلونجر)، حلال اصلی آب مقطر است که به بخار تبدیل میشود. در حالی که در استخراج حلالی (سوکسله)، حلالهای آلی متنوعی مانند اتانول، متانول، هگزان، یا کلروفرم استفاده میشود که انتخاب آنها به قطبیت ترکیب هدف بستگی دارد.
۴. کدام روش (کلونجر یا سوکسله) بازده استخراج بالاتری دارد؟
به طور کلی، روش استخراج حلالی (سوکسله) بازده بالاتری را برای استخراج ترکیبات غیرفرار فراهم میکند. دلیل آن، تماس مداوم و طولانیمدت نمونه با حلال تازه و گرم است که اشباع نیست و قدرت انحلال بالایی دارد. در مقابل، بازده اسانسگیری (کلونجر) میتواند به دلیل تجزیه حرارتی برخی ترکیبات فرار کاهش یابد.
۵. آیا میتوان از دستگاه سوکسله برای استخراج اسانس استفاده کرد؟
بله، میتوان از سوکسله برای استخراج ترکیبات فرار استفاده کرد، اما این روش متداول و بهینه نیست. استخراج حلالی (سوکسله) در این حالت، اسانس را همراه با مواد غیرفرار دیگر (مانند رزینها و مومها) استخراج میکند. سپس حلال باید حذف شود و اسانس حاصله، خلوص پایینتری نسبت به اسانسهای جداسازی شده با روش اسانسگیری (کلونجر) خواهد داشت.
۶. چرا فرآیند استخراج با دستگاه سوکسله طولانیتر است؟
فرآیند استخراج حلالی (سوکسله) طولانیتر است (معمولاً ۶ تا ۲۴ ساعت) زیرا این فرآیند وابسته به تعداد چرخههای سیفون شدن است. زمان طولانی برای اطمینان از خروج حداکثری ماده مورد نظر از ماتریس جامد با حلال تازه مورد نیاز است. در حالی که اسانسگیری (کلونجر) معمولاً تنها ۲ تا ۴ ساعت زمان میبرد.
۷. آیا پس از استخراج با کلونجر یا سوکسله، نیازی به تغلیظ وجود دارد؟
پس از اسانسگیری (کلونجر)، اسانس مستقیماً از تله جمعآوری میشود و نیازی به تغلیظ یا حذف حلال وجود ندارد. اما پس از استخراج حلالی (سوکسله)، محصول نهایی یک عصاره است که حلال زیادی دارد و باید حتماً توسط دستگاههایی مانند روتاری اواپراتور، تغلیظ شده و حلال آن بازیافت/حذف شود.
