Extraction (extraire)

L’extraction est un processus de séparation physique ou chimique au cours duquel, à l’aide d’un solvant approprié (agent d’extraction), un ou plusieurs composants sont entièrement ou partiellement séparés d’un mélange de substances, appelé produit d’extraction. L’objectif est d’extraire de manière sélective certains composants ou de les séparer des substances indésirables.

Le terme “extraction” vient du mot latin extrahere, qui signifie “extraire” ou “prendre”. Dans le langage courant, l’extraction est également appelée lixiviation ou leaching.

Le résultat de l’extraction s’appelle l ‘extrait (également extrait, infusion ou infus). Le résidu, c’est-à-dire la matière à partir de laquelle les composants ont été extraits, s’appelle la phase raffinée.

Bases et principes de l’extraction

L’extraction repose sur le principe physique de la différence de solubilité des substances dans un solvant donné. Le solvant d’extraction est choisi de manière à ce qu’il dissolve le mieux possible la substance souhaitée, tandis que d’autres composants restent insolubles ou sont à peine dissous.

Un concept important est le coefficient de partage: il décrit le rapport des concentrations d’une substance dans deux solvants non miscibles à l’équilibre. Un coefficient de répartition élevé signifie que la substance se dissout de préférence dans un solvant, ce qui facilite la séparation.

L’extraction peut être purement physique, si la substance est simplement dissoute, ou chimique, si une réaction se produit au cours du processus (par exemple, la formation d’un complexe).

Types d’extraction

Selon l’état physique des phases impliquées, on distingue différents types d’extraction :

• Extraction liquide-liquide : deux liquides non miscibles (par exemple de l’eau et un solvant organique) sont mélangés pour faire passer une substance d’une phase à l’autre. Exemple : séparation de l’acide benzoïque de l’eau dans un solvant organique.
• Extraction solide-liquide : un solide est traité avec un solvant pour en extraire les composants qui y sont solubles. Exemple : la préparation du café ou du thé, où l’eau extrait les substances aromatiques des parties de la plante.
• Extraction gaz-liquide ou liquide-gaz : des gaz ou des liquides sont utilisés pour extraire des substances, par exemple l’extraction d’huiles essentielles avec du CO₂ supercritique.

Déroulement d’un processus d’extraction industriel

Un processus d’extraction industriel typique se compose de plusieurs étapes :

1. Extraction : le solvant détache les substances souhaitées de la matière à extraire et forme une solution de substances extraites.
2. Séparation de l’extrait : la solution de substances extractives est séparée du résidu. Souvent, le résidu est déshumidifié à l’aide de centrifugeuses ou de filtres.
3. Traitement de l’extrait : le solvant est séparé par évaporation ou par d’autres procédés afin d’obtenir l’extrait pur.
4. Séchage : l’extrait est séché s’il est nécessaire sous forme solide.

Des exemples d’extractions industrielles sont l’obtention d’arômes de café ou de thé, la production d’huiles végétales ou d’ingrédients pharmaceutiques actifs.

Facteurs d’influence sur l’extraction

L’efficacité et la qualité de l’extraction dépendent de plusieurs facteurs :

• Température : des températures plus élevées augmentent généralement la solubilité et la vitesse d’extraction.
• Pression : la pression peut être décisive, en particulier pour les extractions gaz-liquide.
• Solvants : sélection en fonction de la solubilité, de la compatibilité avec l’environnement et de la sécurité.
• Gradient de concentration : plus la différence de concentration de la substance entre le produit à extraire et le solvant est grande, plus l’extraction est efficace.
• Surface : les matériaux finement broyés offrent plus de surface pour l’extraction.
• Temps de contact et mouvement : Un temps de contact plus long et un bon mélange améliorent l’extraction.

Applications de l’extraction

L’extraction est un processus fondamental dans de nombreux domaines :

• Industrie alimentaire : extraction d’arômes, de colorants, de caféine ou d’huiles.
• Industrie pharmaceutique : obtention de substances actives à partir de plantes ou de produits de synthèse.
• Ingénierie environnementale : éliminer les polluants de l’eau ou du sol.
• Industrie chimique : séparation et purification des substances.
• Analytique de laboratoire : Préparation d’échantillons pour l’analyse.

Exemple : Préparation du thé et du café

Un exemple simple d’extraction est la préparation du thé ou du café. Dans ce cas, les substances hydrosolubles des parties de la plante sont dissoutes par l’eau chaude et se retrouvent dans le liquide. L’extraction est ici un processus physique qui permet d’extraire le goût, la couleur et les substances actives.

Agent d’extraction

Différentes substances sont utilisées comme agents d’extraction, selon l’application :

• Eau : écologique, non toxique, souvent utilisée dans les aliments et les médicaments.
• Solvants organiques : éthanol, hexane, dichlorométhane, acétone et autres, selon la solubilité de la substance cible.
• Fluides supercritiques : le CO₂ supercritique est de plus en plus utilisé, car il est respectueux de l’environnement et extrait en douceur.

Le choix de l’agent d’extraction est crucial pour l’efficacité, la sécurité et l’impact environnemental du processus.

Résumé

Une extraction désigne l’extraction d’un ou plusieurs ingrédients des composants d’une plante à l’aide d’un solvant. Les extraits ainsi obtenus contiennent des substances actives et des ingrédients importants qui sont utilisés, entre autres, pour la fabrication de compléments alimentaires et de produits cosmétiques.

Pour l’extraction, il est préférable d’utiliser des composants végétaux frais. Ils contiennent plus de substances volatiles, comme les huiles essentielles, que les plantes séchées. Les plantes sèches ont l’avantage de pouvoir être extraites indépendamment de la saison et du lieu. Dans les deux cas, il est important que les composants des plantes soient broyés avant l’extraction. Ainsi, leur surface s’agrandit et plus de substances se détachent.

Lors de l’extraction, les parties de la plante sont intensément mélangées avec des solvants. Les ingrédients se détachent ainsi des composants végétaux et passent dans le solvant. La matière végétale est ensuite séparée du solvant par un procédé de séparation. Enfin, le solvant d’extraction est traité avec les ingrédients végétaux de manière à obtenir les ingrédients purs.

Les solvants utilisés sont généralement de l’eau, de l’alcool ou des solvants organiques. Le choix du solvant dépend essentiellement de la solubilité de l’ingrédient à extraire dans le solvant en question. Les ingrédients liposolubles sont extraits avec un solvant plutôt huileux et les ingrédients hydrosolubles avec un solvant aqueux. L’application supplémentaire de pression et de température améliore la solubilité des ingrédients dans le solvant, ce qui permet d’augmenter le rendement de l’extraction.

L’extraction comme méthode d’obtention d’ingrédients pour les compléments alimentaires et les cosmétiques a l’avantage d’obtenir des quantités concentrées des ingrédients actifs nécessaires. En même temps, il est possible d’éliminer les sous-produits indésirables qui ne sont pas solubles dans le solvant. Un autre avantage important est qu’il est possible d’obtenir des concentrés stables des ingrédients extraits à partir des parties périssables des plantes.