속슬레 추출기
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1. 개요
속슬레 추출기는 고체 시료에서 특정 화합물을 추출하는 데 사용되는 실험실 장치이다. 이 장치는 침출기, 쉼실, 사이펀 메커니즘으로 구성되며, 용매를 가열하여 증기로 만들어 쉼실 내의 고체를 통과시킨 후 응축시켜 추출을 반복한다. 속슬레 추출기는 식품, 환경, 화학 및 제약 분야 등 다양한 분야에서 사용되며, 여러 번의 추출 사이클을 통해 원하는 화합물을 용매에 농축시킬 수 있다. 쿠마가와 추출기는 속슬레 추출기의 변형된 형태로, 고온 추출에 유리하다.
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| 속슬레 추출기 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 명칭 | 속슬레 추출기 |
| 고안자 | 프란츠 폰 속슬레 |
| 용도 | 고체 물질로부터 지용성 화합물 추출 |
| 작동 원리 | |
| 원리 | 용매를 사용하여 고체 시료에서 특정 성분을 추출하는 원리 |
| 작동 방식 | 용매를 가열하여 증발시킴 증발된 용매는 응축기를 거쳐 액체 상태로 시료가 담긴 추출실로 이동 용매가 추출실을 채우면 시료 내의 추출 가능한 성분들이 용매에 용해됨 추출실의 용매가 사이펀 원리에 의해 다시 플라스크로 흘러 들어감 이 과정을 반복하여 추출 효율을 높임 |
| 구성 요소 | |
| 주요 구성 요소 | 플라스크 (용매 저장 및 가열) 추출기 (시료를 담는 공간) 응축기 (용매 증기를 액체로 응축) 사이펀 (추출된 용액을 플라스크로 되돌림) |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 자동 반복 추출로 효율적인 추출 가능 소량의 용매로 추출 가능 |
| 단점 | 추출 시간이 비교적 김 열에 불안정한 화합물에는 적합하지 않음 |
| 응용 분야 | |
| 활용 분야 | 식품 분석 (지방 추출) 환경 분석 (오염 물질 추출) 천연물 화학 (유효 성분 추출) |
| 주의 사항 | |
| 고려 사항 | 용매의 선택 (추출 대상 물질에 적합한 용매 선택) 추출 시간 및 온도 조절 폭발 위험이 있는 용매 사용 시 안전 주의 |
2. 작동 원리 및 구조
속슬레 추출기는 세 부분으로 구성된다. 용매를 순환시키는 침출기(보일러 및 환류기), 추출할 고체를 담는 쉼실(보통 두꺼운 여과지로 제작), 그리고 쉼실에서 침출기로 응축된 용매를 주기적으로 비우는 사이펀 메커니즘이 그것이다. 추출할 화합물이 들어 있는 원료는 솜실 안에 넣어 속슬레 추출기의 주 챔버에 넣는다. 사용할 추출 용매는 증류 플라스크에 넣고 가열 장치 위에 올려 놓는다. 속슬레 추출기를 플라스크 위에 놓고, 환류 냉각기를 추출기 위에 놓는다.
용매는 환류되도록 가열된다. 용매 증기는 증류 암을 따라 올라가 고체 솜털을 담고 있는 챔버로 들어간다. 응축기는 모든 용매 증기가 냉각되도록 하여 고체 물질을 담고 있는 챔버로 다시 떨어진다. 고체 물질을 담고 있는 챔버는 따뜻한 용매로 천천히 채워진다. 원하는 화합물의 일부가 따뜻한 용매에 용해된다. 삭스렛 챔버가 거의 채워지면 챔버는 사이펀에 의해 비워진다. 용매는 증류 플라스크로 반환된다. 솜털은 용매의 빠른 움직임이 고체 물질을 증류 포트로 운반하지 않도록 한다. 이 사이클은 몇 시간 또는 며칠 동안 여러 번 반복될 수 있다.
각 사이클 동안 비휘발성 화합물의 일부가 용매에 용해된다. 여러 사이클 후 원하는 화합물은 증류 플라스크에 농축된다. 이 시스템의 장점은 여러 부분의 따뜻한 용매가 샘플을 통과하는 대신 용매의 한 배치만 재활용된다는 것이다.
추출 후 용매는 일반적으로 회전 증발기를 사용하여 제거하여 추출된 화합물을 얻는다. 추출된 고체의 불용성 부분은 솜털에 남아 있으며 일반적으로 폐기된다.
삭스렛 추출기와 마찬가지로 쿠마가와 추출기는 솜털 홀더/챔버가 끓는 용매 위 (수직의 큰 개구부를 갖는) 용매 플라스크 내부에 직접 매달려 있는 특정 설계를 가지고 있다. 솜털은 뜨거운 용매 증기에 의해 둘러싸여 삭스렛 추출기에 비해 더 높은 온도로 유지되므로 역청과 같이 융점이 높은 화합물의 더 나은 추출이 가능하다. 탈착식 홀더/챔버는 작은 사이펀 측면 암을 장착하고 삭스렛과 마찬가지로 수직 응축기는 용매가 챔버로 다시 떨어지도록 하여 모든 사이클에서 자동으로 비워진다.
2. 1. 구성 요소
속슬레 추출기는 세 부분으로 구성된다. 용매를 순환시키는 침출기(보일러 및 환류기), 추출할 고체를 담는 쉼실(보통 두꺼운 여과지로 제작), 그리고 쉼실에서 침출기로 응축된 용매를 주기적으로 비우는 사이펀 메커니즘이 그것이다. 추출할 화합물이 들어 있는 원료는 솜실 안에 넣어 속슬레 추출기의 주 챔버에 넣는다. 사용할 추출 용매는 증류 플라스크에 넣고 가열 장치 위에 올려 놓는다. 속슬레 추출기를 플라스크 위에 놓고, 환류 냉각기를 추출기 위에 놓는다.2. 2. 작동 원리
용매는 환류되도록 가열된다. 용매 증기는 증류 암을 따라 올라가 고체 솜털을 담고 있는 챔버로 들어간다. 응축기는 모든 용매 증기가 냉각되도록 하여 고체 물질을 담고 있는 챔버로 다시 떨어진다. 고체 물질을 담고 있는 챔버는 따뜻한 용매로 천천히 채워진다. 원하는 화합물의 일부가 따뜻한 용매에 용해된다. 삭스렛 챔버가 거의 채워지면 챔버는 사이펀에 의해 비워진다. 용매는 증류 플라스크로 반환된다. 솜털은 용매의 빠른 움직임이 고체 물질을 증류 포트로 운반하지 않도록 한다. 이 사이클은 몇 시간 또는 며칠 동안 여러 번 반복될 수 있다.각 사이클 동안 비휘발성 화합물의 일부가 용매에 용해된다. 여러 사이클 후 원하는 화합물은 증류 플라스크에 농축된다. 이 시스템의 장점은 여러 부분의 따뜻한 용매가 샘플을 통과하는 대신 용매의 한 배치만 재활용된다는 것이다.
추출 후 용매는 일반적으로 회전 증발기를 사용하여 제거하여 추출된 화합물을 얻는다. 추출된 고체의 불용성 부분은 솜털에 남아 있으며 일반적으로 폐기된다.
삭스렛 추출기와 마찬가지로 쿠마가와 추출기는 솜털 홀더/챔버가 끓는 용매 위 (수직의 큰 개구부를 갖는) 용매 플라스크 내부에 직접 매달려 있는 특정 설계를 가지고 있다. 솜털은 뜨거운 용매 증기에 의해 둘러싸여 삭스렛 추출기에 비해 더 높은 온도로 유지되므로 역청과 같이 융점이 높은 화합물의 더 나은 추출이 가능하다. 탈착식 홀더/챔버는 작은 사이펀 측면 암을 장착하고 삭스렛과 마찬가지로 수직 응축기는 용매가 챔버로 다시 떨어지도록 하여 모든 사이클에서 자동으로 비워진다.
3. 역사
윌리엄 B. 젠슨은 연속 추출기의 가장 초창기 예시가 기원전 3500년경의 유기 물질을 위한 메소포타미아 온수 추출기에 대한 고고학적 증거라고 언급한다.[3] 동일한 메커니즘은 피타고라스 컵에도 존재한다. 속슬레 이전에도 프랑스 화학자 앙셀름 파앵이 1830년대에 연속 추출을 개척했다.
속슬레 장치는 질량 표준을 세척하는 효과적인 기술로 제안되었다.[4]
3. 1. 개발 배경
윌리엄 B. 젠슨은 연속 추출기의 가장 초창기 예시가 기원전 3500년경의 유기 물질을 위한 메소포타미아 온수 추출기에 대한 고고학적 증거라고 언급한다.[3] 동일한 메커니즘은 피타고라스 컵에도 존재한다. 속슬레 이전에도 프랑스 화학자 앙셀름 파앵이 1830년대에 연속 추출을 개척했다.속슬레 장치는 질량 표준을 세척하는 효과적인 기술로 제안되었다.[4]
3. 2. 초기 형태 및 발전
윌리엄 B. 젠슨은 연속 추출기의 가장 초창기 예시가 기원전 3500년경의 유기 물질을 위한 메소포타미아 온수 추출기에 대한 고고학적 증거라고 언급한다.[3] 동일한 메커니즘은 피타고라스 컵에도 존재한다. 속슬레 이전에도 프랑스 화학자 앙셀름 파앵이 1830년대에 연속 추출을 개척했다.속슬레 장치는 질량 표준을 세척하는 효과적인 기술로 제안되었다.[4]
4. 응용 분야
4. 1. 식품 분석
4. 2. 환경 분석
4. 3. 화학 및 제약
4. 4. 기타
5. 장점 및 단점
5. 1. 장점
5. 2. 단점
6. 변형된 형태
7. 추가 정보
8. 그림
참조
[1]
서적
Experimental organic chemistry: Principles and Practice
https://archive.org/[...]
Wiley-Blackwell
1989-06-13
[2]
논문
Die gewichtsanalytische Bestimmung des Milchfettes
http://dingler.cultu[...]
1879
[3]
논문
The Origin of the Soxhlet Extractor
2007-12
[4]
논문
Stability of reference masses V: UV/ozone treatment of gold and platinum surfaces
2013-02
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