DE2909872C2

DE2909872C2 - Verfahren zum kontinuierlichen Abtennen organischer Spurenbestandteile aus Substanzgemischen

Info

Publication number: DE2909872C2
Application number: DE2909872A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr. 1000 Berlin Pflugmacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1982-06-09
Also published as: DE2909872A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierli- -25 chen Abtrennen organischer Spurenbestandteile aus Substanzgemischen, bei dem ein Gemisch aus einem Inertgas und einem Lösungsmittel durch das zu extrahierende Gut geführt, spül-codestilliert und abschließend das die Spurenbestandteile enthaltende J0 Gas-Lösungsmittel-Dampfgemisch kondensiert wird.

Zum Durchführen einer qualitativen und quantitativen Bestimmung organischer Spurenbestandteile ist es erforderlich, die Spurenbestandteile aus dem Ausgangsprodukt abzutrennen und soweit anzureichern, daß eine analytische Bestimmung möglich ist.

Hierzu ist man bisher allgemein so verfahren, daß man das Ausgangsprodukt, wie Obst und Gemüse oder lediglich die Schalen von z. B. Birnen oder Äpfeln, homogenisiert und mit einem Lösungsmittel für den Spurenbestandteil extrahiert. Eine derartige Extraktion kann ansatzweise durch mehrmaliges Ausschütteln oder kontinuierlich etwa in einem Soxhlet erfolgen. Der so erhaltene Extrakt ist dann gegebenenfalls noch einzuengen und er muß insbesondere gereinigt werden, d. h. aus demselben müssen diejenigen weiteren im Lösungsmittel gelösten Bestandteile abgetrennt werden, die die nachfolgende analytische Bestimmung störend beeinflussen. Zu störenden Komponenten bei der Gaschromatographie und UV-Spektrophotometrie so gehören unter anderem Wachse, Fette und Farbstoffe. Aufgrund der unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften der die Analyse störenden Extraktionsbestandteile werden dieselben nicht aus dem Extrakt entfernt, vielmehr bedient man sich einer Verfahrensweise, die aus dem Extrakt den gesuchten Spurenbestandteil zur Abtrennung bringt. Hierzu eignen sich in Abhängigkeit von den Spurenbestandteilen z. B. eine Flüssig-Flüssig-Verteilung, Adsorptionsoder Gaschromatographie und insbesondere Spül-Co- ^b0 destillation.

Unter dem Begriff der Spül-Codestillation ist ein Trennverfahren zu verstehen, bei dem die unterschiedlichen Siedepunkte bzw. Dampfdrücke bzw. die Thermostabilität der im Rohextrakt gelösten Komponenten ausgenutzt wird. Zunächst wird der in einem leichtflüchtigen Lösungsmittel befindliche Extrakt des nativen Lebensmittels mit Hilfe des Lösungsmittel-Gasstroms in das in der heißen Zone befindliche Reinigungsrohr befördert. Dort erfolgt eine schlagartige Verdampfung des Lösungsmittels, und die im Extrakt befindlichen Bestandteile werden auf der großen Oberfläche des Füllmaterials der Reinigungssäule niedergeschlagen. Sodann erfolgt eine thermische Crackung der Substanzen, die bei der eingestellten Temperatur des Reinigungsofens (in der Regel zwischen 180—250° C) nicht stabil sind.

Durch anschließendes Oberleiten eines Gemisches aus Trägergas und einem leichtflüchtigen Lösungsmittel bildet sich ein Zweiphasensystem. Auf dem Träge rmittel befindet sich eine flüssige Phase aus dem Lösungsmittel und den teilweise aus dem niedergeschlagenen Extrakt gelösten Bestandteilen. In der Gasphase findet sich ein Gemisch aus verdampfter flüssiger Phase und dem Trägergas. Entsprechend den bei der Destillation gültigen physikalischen Gesetzen (Raoult'sches Gesetz) werden die auf dem Trägermaterial befindlichen Extraktstoffe in Abhängigkeit ihres Dampfdruckes bei der herrschenden Ofentemperatur bzw. der Löslichkeit in flüssiger Phase abdestilliert und anschließend in der Kältestufe kondensiert.

Als Fortbildung dieses allgemeinen Standes der Technik, der sich der getrennten Arbeitsschritte der Extraktion und der Reinigung des Extraktes bedient, ist es auch bekannt geworden, das Gesamtverfahren kontinuierlich in einer automatisch arbeitenden Vorrichtung zusammenzufassen. So beschreibt die DE-OS 22 43 650 eine einschlägige Vorrichtung, die wie folgt arbeitet.

Die zu untersuchenden Proben werden in sogenannte Probenschleifen eingeführt, an die sich beheizte Reinigungsrohre und daran gekühlte Auffangrohre anschließen. Ein Inertgasstrom überführt dann das Probenmaterial in das Reinigungsrohr. Anschließend wird dem Inertgasstrom ein Lösungsmitteldampf beigemischt und aus dem in dem Reinigungsrohr niedergeschlagenen Probematerial wird im Sinne einer Spül-Codestillation der gesuchte Spurenbestandteil destillativ abgetrennt und in dem gekühlten Auffangrohr kondensiert. Bei der geschilderten Vorrichtung sind eine Mehrzahl an Trakten aus der Probenschleife, Reinigungsrohr und Auffangrohr vorgesehen, denen sukzessive und automatisiert das Inertgas und Inertgas-Lösungsmittel-Dampfgemisch zugeführt wird. Bei der Spül-Codestillation wählt man in Abhängigkeit von dem abzutrennenden Spurenbestandteil die Parameter des angewandten Lösungsmittels und der Temperatur des das Reinigungsrohr umgebenden Ofens und der Fließgeschwindigkeit des Inertträgergases so aus, daß die kombinierten Dampfdrücke von Lösungsmittel und abzutrennendem Spurenbestandteil dergestalt sind, daß eine quantitative Abtrennung des Spurenbestandteils erfolgt unter Vermeiden einer Abdestillation von Bestandteilen, die in die nachfolgende analytische Bestimmung störend eingreifen würden.

Die letztgenannte Vorrichtung bzw. Verfahrensweise stellt zwar eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem abgehandelten allgemeinen Stand der Technik dar, und zwar insbesondere, wenn es sich darum handelt, eine Vielzahl von Analysen zu erstellen, für die das Analysenmaterial unter praktisch identischen Bedingungen erhalten worden ist.

Wenn auch die geschilderte Vorrichtung nach der DE-OS 22 43 650 die angegebenen Vorteile, hierzu gehört die Durchführung von bis zu 20 Abtrennungen der Spurenbestandteile, relativ niedrigen Aufwand

bedingt, erfordert dieselbe jedoch bei Einzelabtrennungen relativ hohe Kosten im Hinblick auf die aufwendige Ausgestaltung der Vorrichtung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für Einzelanalysen und damit Einzelabtrennungen eine vereinfachte Vorrichtung zu erstellen, die weniger aufwendig als die genannte Vorrichtung ist und darüber hinaus direkt von dem zu untersuchenden nativen Ausgangsprodukt ausgeht, während die genannte Vorrichtung in den Probeschleifen nur Flüssigkeitsmengen von etwa 2,5 ml aufnehmen kann, also diese Proben zuvor in relativ aufwendiger Weise aus dem nativen Ausgangsprodukt gewonnen werden müssen.

Diese Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß das Gemisch aus Inertgas und Lösungsmittel vorgewärmt und dasselbe nach der Extraktion des Gutes und vor dem Spül Codestillieren getrocknet wird.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die Aufgabe kennzeichnend dadurch gelösi, daß vor der Extraktionssäule ein Ofen und hinter derselben ein Trockenturm angeordnet sind.

Die erfindungsgemäß in Verfahrens- und vorrichtungsmäßiger Hinsicht erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß die Extraktion und Aufreinigung in einem einzigen Arbeitsgang automatisch ablaufen können, wodurch sich gegenüber dem Stand der Technik eine wesentliche Arbeits- und Zeitersparnis ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vollautomatisch und mikroprozessorgesteuert durchführen. Für die verschiedenen Verfahrensschritte sind einschlägige Vorrichtungen im Handel, die lediglich in entsprechender Weise zusammengeschaltet werden müssen.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand des schema tischen Fließbildes erläutert.

Einer Mischeinrichtung M wird vermittels einer Pumpe P das ausgewählte Lösungsmittel L und das Inertgas N zugeführt und das Gasgemisch sodann in einem Ofen O vorgewärmt In die Extraklionssäule S ist eine geeignete Menge des nativen Ausgangsproduktes eingeführt worden, das zuvor mit 10 bis 40 Gew.-Anteilen Kieselgel im Mörser zermahlen worden ist. Das

ίο Kieselgel dient zur Aufnahme von Wasser und aufgrund seiner Oberflächenbeschaffenheit bei dem Zerkleinerungsvorgang einem weitestgehenden Aufschluß der Zellbestandteile und zur Verminderung des Strömungswiderstandes des Extraktionsgutes. Der mit den Lösungsmitteldämpfen beladene Inertgasstrom durchströmt sodann das Extraktionsgut in der Extraktionssäule S. Das austretende Eluat wird durch einen mit einem geeigneten Trocknungsmittel, wie Na2SO4, gefüllten Trocknungsturm rhindurchgeführt, der gegebenenfalls mitgerissenes Wasser abtrennt. Anschließend erfolgt eine Überführung in den Ofen R, der gegebenenfalls mit dem Ofen O kombiniert sein kann. Hier nun erfolgt, wie weiter oben erläutert, die Spül-Codestillation unter Abtrennen der gesuchten Spurenstoffe. Anschließend erfolgt ebenfalls in an sich bekannter Weise eine Kondensation vermittels Hindurchführen durch ein Kältebad K und anschließendes Sammeln in einem Auffanggefäß 5. Die gesamte Probe wird in der an sich bekannten Weise unter entsprechendem Verdünnen oder Einengen auf eine für die Analyse geeignete Konzentration gebracht, wobei die Analyse in einer getrennten Vorrichtung oder mit der hier beschriebenen Vorrichtung zusammengeschaltet sein kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Abtrennen organischer Spurenbestandteile aus Substanzgemischen, bei dem ein Gemisch aus einem Inertgas und *> einem Lösungsmittel durch das zu extrahierende Gut geführt, spül-codestilliert und abschließend das die Spurenbestandteile enthaltende Gas-Lösungsmittel-Dampfgemisch kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Inert- i< > gas und Lösungsmittel vorgewärmt und dasselbe nach der Extraktion des Gutes und vor dem Spül-Codestillieren getrocknet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Mischeinrichtung für das ΐί Inertgas und das Lösungsmittel, einer Extraktionssäule und einem Spül-Codestillationstrakt, dadurch gekennzeichnet, daß vorder Extraktionssäule (S)ein Ofen (O) und hinter derselben ein Trockenturm (T) angeordnet sind.