Chiết tách là quá trình chiết hoàn toàn các chất có trong hỗn hợp. Các chất này có độ hòa tan khác nhau trong một dung môi hoặc trong hệ dung môi khác nhau.
Nguyên tắc của chiết tách bằng dung môi là sự thẩm thấu dung môi vào tế bào, các chất chiết tách hoà tan vào dung môi và khuếch tán ra khỏi tế bào. Quá trình chiết tách kết thúc khi chất cần chiết đạt nồng độ cân bằng trong và ngoài tế bào.[28]
Sử dụng các phương pháp chiết tách phổ biến trong nghiên cứu hóa học với các hệ dung môi khác nhau ethanol – nước, methanol – nước, nước. Chiết tách được tiến hành trong điều kiện chiết nóng và chiết lạnh.
- Chiết bằng dung dịch nước nóng: thường sử dụng các nguyên liệu mà chất màu ở dạng liên kết chỉ hiện màu sau khi đun. Phương thức phổ biến được sử dụng thường là đun nguyên liệu trong nước tới sôi trong thời gian thích hợp với từng loại
- Phương pháp chiết lạnh: thường giã nát nguyên liệu trong nước lạnh sau đó lọc để thu dịch chiết có chất màu.[17].
2.4.2 Dung môi
Dung môi là pha có nồng độ thấp, có thể tách chiết các hợp chất ra khỏi nguyên liệu và thay đổi tùy theo bản chất của mỗi loại nguyên liệu. Cơ sở để lựa chọn một dung môi chiết là tính phân cực của hợp chất chứa trong nguyên liệu và của dung môi.
Tính phân cực của dung môi xét 2 chất ete và nước:
Hằng số điện môi của nước ở 20oC là 80.4 trong khi của ete là 4.34.
Nguyên tử hydro của phân tử nước có khả năng liên kết với một nguyên tử mang điện âm của một hợp chất khác, hình thành liên kết hydro trong dung dịch nước, trong khi ete etylic không có sự liên kết này. Dây nối hydro hình thành ảnh hưởng đến tính hòa tan của hợp chất với dung môi.
Nước có tác dụng như một acid vừa như một base, còn ete chỉ là base rất yếu và không hoạt động như một. Do đặc tính trên nước được coi là dung môi phân cực mạnh còn ete là một loại dung môi không phân cực.[29]
Khi lựa chọn dung môi cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không được hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác.
- Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch.
- Nếu chiết tách lỏng yêu cầu khối lượng riêng của dung môi khác xa khối lượng riêng của dung dịch.
- Không phá hủy thiết bị, dụng cụ.
- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản.
- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí và khó cháy.
- Rẻ tiền, dễ kiếm.
- Dung môi phải được chiết tách ra sau quá trình chiết tách bằng phương pháp đun nóng, chưng cất hoặc sấy.
Trong công nghệ thực phẩm dung môi chiết tách phổ biến là nước. Các hợp chất hữu cơ nói chung không ion hóa nhưng nếu chúng có chứa các nhóm hoặc nguyên tử mang điện âm có thể hình thành dãy nối hydro với phân tử nước thì chúng sẽ tan được trong nước. Những nhóm có khả năng tạo dãy nối hydro như – OH, CO2, NO3, NH2 và các halogen gọi là nhóm phân cực. Càng có nhiều nhóm phân cực thì càng dễ hoà tan trong nước. Nhưng mạch hydro carbon của phân tử càng dài thì dộ hòa tan giảm. Thực nghiệm cho thấy, một nhóm phân cực trong phân tử có khả năng hình thành liên kết hydro với phân tử H2O sẽ làm cho phân tử ấy tan được trong nước nếu số carbon của mạch không quá 5 hoặc 6.[29]
Xét tính phân cực của anthocyanin, các anthocyanin có nhiều nhóm phân cực (-OH) trong phân tử và trong phần đường của chúng, mạch đường dài thì độ phân cực càng cao. Nếu anthocyanin bị thuỷ phân cắt mất phần đường chỉ còn lại aglycon thì tính phân cực sẽ giảm lúc này nó chỉ còn phụ thuộc vào số nhóm chức của nó.
2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách
Thực chất của quá trình chiết tách là quá trình khuyếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha chính là động lực của quá trình. Khi chênh lệch nồng độ quá lớn, lượng chất chiết tách tăng thời gian chiết tách giảm ta thực hiện bằng cách tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu.
Tăng diện tích tiếp xúc nguyên liệu và dung môi bằng cách nghiền, xay, nó làm vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nguyên liệu.
Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuyếch tán, giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi. Tuy nhiên nhiệt độ là yếu tố giới hạn, khi nhiệt độ cao quá có thẻ xảy ra các phản ứng không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ.
Thời gian chiết tách ảnh hưởng đến hiệu suất. Thời gian tăng lên lượng chất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn khi đạt mức độ chiết tách cao nhất nếu kéo dài thời gian không mang lại hiệu quả kinh tế.[29]