Estrattore rapido solido-liquido dinamico operante ad alte pressioni e basse temperature per l’ottenimento in tempi ridotti di soluzioni contenenti sostanze inizialmente presenti in matrici solide insolubili nel liquido estraente: il Naviglio Estrattore®.

Descrizione della scoperta e dell’invenzione.
Il Naviglio Estrattore® rappresenta una innovazione tecnologica nel settore dell’estrazione solido-liquido. Questa invenzione è il frutto dell’applicazione della scoperta di un nuovo principio di estrazione solido-liquido che prende il nome di Principio di Naviglio, il cui enunciato è il seguente:
"LA GENERAZIONE, CON OPPORTUNO SOLVENTE, DI UN GRADIENTE DI PRESSIONE NEGATIVO TRA L’ESTERNO E L’INTERNO DI UNA MATRICE SOLIDA CONTENENTE DEL MATERIALE ESTRAIBILE, SEGUITA DA UN REPENTINO RIPRISTINO DELLE CONDIZIONI DI EQUILIBRIO INIZIALI, INDUCE L’ESTRAZIONE FORZATA DEI COMPOSTI NON CHIMICAMENTE LEGATI ALLA STRUTTURA PRINCIPALE DI CUI E’ COSTITUITO IL SOLIDO".
Il Naviglio Estrattore® si basa su un effetto di risucchio generato da una compressione del solvente estraente sul solido attraverso l’applicazione di una pressione compresa tra 6-8 bar di pressione, per un tempo determinato, seguita dalla successiva repentina decompressione fino a giungere alla pressione atmosferica (Principio di Naviglio). La rapida fuoriuscita del liquido estraente dall’interno della matrice solida verso l’esterno, per l’effetto del gradiente di pressione, trasporta meccanicamente verso l’esterno le sostanze estraibili contenute nella matrice solida. Un ciclo estrattivo comprende una fase di statica ed una di dinamica. Durante la fase di statica, il sistema viene lasciato sotto pressione per un tempo scelto in dipendenza della consistenza della matrice solida da estrarre (1-3 minuti): in questa fase il liquido penetra all’interno del solido e permea tutti gli spazi vuoti attraversando anche le pareti cellulari dei vegetali in una maniera più efficace rispetto alla macerazione. Terminata la fase di statica inizia immediatamente la fase di dinamica che assolve a due obiettivi; il primo è quello della generazione del gradiente di pressione negativo tra l’interno e l’esterno della matrice solida, che rappresenta l’effetto trainante dell’estrazione (Principio di Naviglio) e che genera l’effetto di “risucchio” necessario a trasferire i composti estratti dall’interno verso l’esterno della matrice solida, mentre il secondo è quello di rimescolare il liquido in tutto il sistema per evitare la formazione di zone di sovrassaturazione dei composti estratti in prossimità della superficie del solido.
Il Naviglio Estrattore® (prototipo) è costituito da due camere di estrazione cilindriche in cui scorrono due pistoni spinti da un sistema pneumatico ad aria compressa. Alla base delle camere di estrazione sono posti due setti porosi che lasciano passare il liquido e le sostanze in esso disciolte, mentre bloccano le particelle grossolane di materiale solido. Le due camere di estrazione sono messe in comunicazione tramite un condotto su cui viene intercettata una elettrovalvola per lo svuotamento del solvente che resta chiusa per tutto il tempo totale dell’estrazione. Il materiale solido da estrarre viene posto nelle camere di estrazione che in seguito vengono riempite completamente con il solvente estraente (Organico o inorganico o loro miscele). Quando i pistoni spingono contemporaneamente si ha l’aumento di pressione del sistema e di conseguenza la fase di statica; quando i pistoni vengono rimossi dalla posizione di equilibrio inizia la fase di dinamica, che continua con l’alternarsi delle spinte dei due pistoni; tale azione completa la fase di dinamica.
Questa innovativa tecnologia di estrazione solido-liquido sostituisce in modo ottimale la maggior parte delle tecniche estrattive solido-liquido attualmente esistenti ed apporta delle considerevoli novità e vantaggi nell’ottenimento di estratti di qualità. Innanzitutto non è necessario riscaldare il sistema estrattivo in quanto l’azione esercitata è di tipo meccanico; le tecniche estrattive attuali (percolazione, Soxhlet, distillazione in corrente di vapore, ultrasuoni) tendono ad aumentare la temperatura per aumentare l’efficienza estrattiva, poiché esse si basano sui fenomeni della diffusione e dell’osmosi, entrambi dipendenti dalla temperatura. Nel caso di composti termolabili l’aumento di temperatura contribuisce alla loro degradazione. Nel Naviglio Estrattore®, essendo l’azione estrattiva di tipo meccanico, bastano pochi cicli estrattivi, circa venti, che si concludono in circa due ore, per portare ad un buon grado di esaurimento qualsiasi matrice solida che contiene del materiale estraibile. Perciò, nei confronti della macerazione, che è un metodo ufficiale di estrazione in molti processi, l’estrazione è rapida ed esauriente allo stesso tempo. Inoltre, è possibile effettuare una estrazione acquosa grazie ai ridotti tempi di estrazione, cosa impossibile da realizzare per macerazione.
Il Naviglio Estrattore® è una tecnica poco costosa in quanto richiede un dispendio energetico minimo, se paragonata all’estrazione con fluidi supercritici (SFE) o all’estrattore ASE® (Accelerated Solvent Extraction).
Riassumendo, i principali vantaggi del Naviglio Estrattore® sono: esaurimento in tempi brevi delle matrici solide, contenenti sostanze estraibili, a temperature operative basse (Ambiente o sub-ambiente); riproducibilità dell’estrazione e di conseguenza gli estratti risultano standardizzati per il contenuto di principi attivi; estratto filtrato in quanto il sacchetto in cui viene inserita la matrice solida possiede porosità molto basse (100-200 micron). Queste caratteristiche garantiscono la produzione di estratti di elevata qualità.
Uno tra gli impieghi più importante del Naviglio Estrattore è nel settore delle piante officinali. La Farmacopea Ufficiale impone una estrazione di ventuno giorni in macerazione per l’ottenimento dell’estratto; per velocizzare il processo, industrialmente l’estrazione viene condotta utilizzando dei percolatori che consentono di ottenere una grande quantità di estratto in tempi brevi, impiegando un blando riscaldamento del sistema e sacrificando la completezza della estrazione. Prove analitiche di confronto hanno evidenziato che gli estratti ottenuti con il Naviglio Estrattore contengono una quantità di principi attivi più alta in confronto con quelli ottenuti con le tecniche ufficiali ed industriali (si vedano i lavori scientifici riportati nella sezione “Pubblicazioni”). In questo settore l’importanza di ottenere estratti con principi attivi non degradati sta nel fatto che aumenta l’attività farmacologia degli estratti stessi. Anche nel settore erboristico e cosmetico i risultati ottenuti sono notevoli ed importanti. Sono state condotte più di duecento prove di confronto con estratti sia di laboratorio che industriali ottenuti nelle maniere più disparate; l’estratto ottenuto con il Naviglio Estrattore® ha evidenziato in ogni caso delle proprietà superiori anche in questi altri settori. Anche nell’industria delle bevande trova utile impiego il Naviglio Estrattore® rispetto alla macerazione per tutta una seria di bevande alcoliche derivanti da estratti in alcol etilico di bucce di agrumi (Limone, mandarino, arancio etc.) oppure da erbe come nel caso degli amari. Nell’industria dei profumi è ancora possibile ottenere degli estratti di piante odorose e aromatiche in alternativa alla macerazione.
Il Naviglio Estrattore® è dimensionabile a diverse grandezze, da quelle industriali (100-400 L) fino a quelle di laboratorio o casalinghe (500 – 2000 cc) per soddisfare delle esigenze più limitate di produzione. Ad esempio, il modello per uso laboratorio che lavora circa 500 mL è una ottima alternativa al metodo di estrazione ufficiale del Soxhlet; esso consente di ridurre i tempi nella preparazione del campione, aumenta la resa dell’estrazione e, nel caso di composti termolabili, evita la loro degradazione. Il modello per uso domestico consente di lavorare in casa erbe e prodotti similari al fine di ottenere dei preparati pronti all’uso, come anche infusi “a freddo” che attualmente si ottengono per forte riscaldamento del sistema (acqua bollente), bevande alcoliche come liquori e amari, etc.