EQUIPO Y MÉTODO PARA LA EXTRACCIÓN EN UNA MUESTRA DE UN EQUIPMENT AND METHOD FOR EXTRACTION IN A SAMPLE OF A
EXTRACTO EMPLEANDO PARA ELLO UN EXTRACTANTE YEXTRACT USING FOR IT AN EXTRACTANT AND
PRECOCENTRACIÓN DE EXTRACTOS.PRECOCENTRATION OF EXTRACTS.
Objeto de la invenciónObject of the invention
El objeto de la presente invención es un equipo y método para la realización de extracciones en una muestra empleando para ello un extractante, mediante un equipo automatizado, compuesto esencialmente de una plataforma extractante y un motor, que permite la aplicación de un campo magnético, la variación de la velocidad, la aceleración, el sentido de giro asi como la temperatura, la presión y la atmosfera de trabajo.The object of the present invention is an equipment and method for carrying out extractions in a sample using an extractant for this purpose, by means of an automated equipment, essentially composed of an extracting platform and a motor, which allows the application of a magnetic field, the Variation in speed, acceleration, direction of rotation as well as temperature, pressure and working atmosphere.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
La extracción liquido-líquido y la extracción sólido- líquido son técnicas de preparación de muestras muy utilizadas para la purificación de sustancias, enriquecimiento (pre-concentración) y cambio de matriz. Encuentran aplicaciones en multitud de ámbitos y problemáticas que van, desde los analíticos a los preparativos a escala de laboratorio o industrial.Liquid-liquid extraction and solid-liquid extraction are sample preparation techniques widely used for substance purification, enrichment (pre-concentration) and matrix change. They find applications in a multitude of areas and problems ranging from analytical to laboratory or industrial scale preparations.
La extracción sólido-liquido [Thurman, E. M., Mills, M. S. Solid-Phase extraction. Principies and practise. John Wiley, N. Y. 1998] se basa en recuperar selectivamente una o varias sustancias, contenidas en una muestra líquida o previamente disuelta, utilizando un sólido constituido por gel de sílice, estireno-divinilbenceno o un material similar, funcionalizado químicamente, de modo que se pueden anclar en su superficie diferentes compuestos. Esto permite escoger las propiedades del material base.Solid-liquid extraction [Thurman, E. M., Mills, M. S. Solid-Phase extraction. Principies and practice. John Wiley, NY 1998] is based on selectively recovering one or several substances, contained in a liquid or previously dissolved sample, using a solid consisting of silica gel, styrene-divinylbenzene or a similar material, chemically functionalized, so that they can be anchor on its surface different compounds. This allows to choose the properties of the base material.
Existen soportes comerciales con diferentes características y presentaciones, permitiendo extraer desde sustancias muy hidrofóbicas (fase octadecilo, C18) hasta todo lo contrario, sustancias polares (fases intercambiadores de iones), además de poder incorporar otros soportes como, por ejemplo, los de impronta molecular y otros mecanismos de separación como, por ejemplo, exclusión molecular o bioafinidad.There are commercial supports with different characteristics and presentations, allowing to extract from very hydrophobic substances (octadecyl phase, C18) to on the contrary, polar substances (ion exchange phases), in addition to being able to incorporate other supports such as, for example, molecular imprinting and other separation mechanisms such as, for example, molecular exclusion or bioaffinity.
Las metodologías en uso para extracción sólido-líquido disponen el soporte sólido en un cartucho, jeringa o membrana por donde se fuerza a pasar la muestra líquida. Posteriormente, el soporte es lavado varias veces con un líquido adecuado y finalmente se eluyen las sustancias retenidas en la fase sólida utilizando el extractante adecuado. En ocasiones, este extracto es posteriormente preconcentrado a vacío, mediante arrastre del disolvente con gases (N2), roto-evaporación, etc. Todas estas operaciones se pueden realizar manualmente o con distintos grados de automatización.The methodologies in use for solid-liquid extraction provide the solid support in a cartridge, syringe or membrane through which the liquid sample is forced to pass. Subsequently, the support is washed several times with a suitable liquid and finally the substances retained in the solid phase are eluted using the appropriate extractant. Occasionally, this extract is subsequently preconcentrated under vacuum, by solvent entrainment with gases (N2 ), roto-evaporation, etc. All these operations can be performed manually or with different degrees of automation.
Existen diferentes firmas que comercializan los soportes y los accesorios para su manipulación, muy posicionadas en el mercado. Además de la metodología general ya comentada, existen otras propuestas que utilizan, por ejemplo, barras agitadoras magnéticas (Stir bar solid phase extraction, SBSE) recubiertas de un sólido (polidimetilsiloxano, PDMS) que actúa de extractante. Esta aplicación resulta muy interesante para extraer sustancias apolares en medios acuosos, ya que la desorción de los analitos se efectúa térmicamente, con la gran ventaja de no necesitar disolventes orgánicos [Beyer, A., Biziuk, M. Applications of sample preparation techniques in the analysis of pesticides and PCBs in food. Food Chemistry 108 (2008) 669- 680.] .There are different firms that sell the supports and accessories for handling, very positioned in the market. In addition to the general methodology already mentioned, there are other proposals that use, for example, magnetic stirring bars (Stir bar solid phase extraction, SBSE) coated with a solid (polydimethylsiloxane, PDMS) that acts as an extractant. This application is very interesting to extract apolar substances in aqueous media, since the desorption of the analytes is carried out thermally, with the great advantage of not needing organic solvents [Beyer, A., Biziuk, M. Applications of sample preparation techniques in the analysis of pesticides and PCBs in food. Food Chemistry 108 (2008) 669-680.].
Por otro lado, existen diferentes equipos comerciales para la extracción sólido-líquido y líquido - sólido como, por ejemplo, los fabricados por DIONEX Corporation (nc Lp : / /WKwI . dionex . com/en-us /A3E/lp65455. html ) . Mediante estos equipos se consigue automatizar el proceso de extracción, sin embargo son costosos y emplean cantidades importantes de muestra y disolventes.On the other hand, there are different commercial equipment for solid-liquid and liquid-solid extraction, such as those manufactured by DIONEX Corporation (nc Lp: / / WKwI. Dionex. Com / en-us / A3E / lp65455. Html) . Through This equipment is able to automate the extraction process, however they are expensive and use significant amounts of sample and solvents.
Todos estos modos de operar presentan como principal desventaja la dificultad de automatizarse a precios reducidos mediante un equipo sencillo y efectivo que conjugue los aspectos positivos de los protocolos y medios en uso. También requieren utilizar volúmenes importantes de disolventes orgánicos de alta pureza con una elevada repercusión económica, dado que además son sustancias catalogadas como problemáticas (tóxicas, inflamables, etc.) con lo que su almacenamiento y eliminación también encarece su uso.All these modes of operation have the main disadvantage of the difficulty of automating at reduced prices through simple and effective equipment that combines the positive aspects of the protocols and means in use. They also need to use significant volumes of high purity organic solvents with a high economic impact, since they are also classified as problematic substances (toxic, flammable, etc.), so their storage and disposal also makes their use more expensive.
La extracción liquido - liquido, se basa en la separación de una o varias sustancias de interés, utilizando un liquido extractante no miscible con la muestra problema (Seader, J. D. and Henley, E. J. Separation Process Principies. John Wiley and Sons. New York, 1999). Es esta una técnica de separación muy establecida y bien conocida, aplicada como técnica de laboratorio o en usos industriales. Existen diferentes equipos para la automatización de la técnica, especialmente con fines analíticos. La principal limitación es el excesivo consumo de disolventes y material de laboratorio. Finalmente, la extracción líquido-sólido es una técnica similar a la sólido-líquido, con la diferencia de que en este caso el extractante es un líquido y la muestra es un sólido. Un ejemplo a escala industrial es la extracción de aceites de semillas oleaginosas mediante hexano .The liquid-liquid extraction is based on the separation of one or several substances of interest, using an extractable liquid not miscible with the test sample (Seader, JD and Henley, EJ Separation Process Principles. John Wiley and Sons. New York, 1999 ). This is a well established and well known separation technique, applied as a laboratory technique or in industrial uses. There are different equipment for the automation of the technique, especially for analytical purposes. The main limitation is the excessive consumption of solvents and laboratory equipment. Finally, liquid-solid extraction is a technique similar to solid-liquid, with the difference that in this case the extractant is a liquid and the sample is a solid. An example on an industrial scale is the extraction of oils from oilseeds by hexane.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
En aras de solucionar los problemas arriba mencionados, se presenta el equipo y método para la extracción en una muestra de un extracto empleando para - A -In order to solve the above-mentioned problems, the equipment and method for the extraction in a sample of an extract is presented using for - TO -
ello un extractante objeto de la presente invención. A lo largo de la presente invención se entenderá por muestra una mezcla de al menos dos sustancias, pudiendo ser sólidas o liquidas, estando siempre presente al menos una sustancia liquida, de la que se desea aislar y obtener una de dichas sustancias. El extracto será la sustancia obtenida, la cual será una sustancia liquida. El extractante será un elemento que se agregará a la muestra, con la intención de que por sus características fisico-quimicas sea capaz de separar el extracto de la muestra. En general, dicho extractante consiste en un sólido, un liquido, un gas o un gel, con diferente composición y presentación como, por ejemplo, partículas sólidas, partículas huecas, etc. ó líquidos con diferente viscosidad, composición, puros o mezclados con otros líquidos o sólidos, con capacidad para extraer una o varias sustancias de una muestra.This is an extractant object of the present invention. Throughout the present invention, a mixture of at least two substances will be understood as being able to be solid or liquid, at least one liquid substance being always present, from which it is desired to isolate and obtain one of said substances. The extract will be the substance obtained, which will be a liquid substance. The extractant will be an element that will be added to the sample, with the intention that due to its physical-chemical characteristics it will be able to separate the extract from the sample. In general, said extractant consists of a solid, a liquid, a gas or a gel, with different composition and presentation such as, for example, solid particles, hollow particles, etc. or liquids with different viscosity, composition, pure or mixed with other liquids or solids, with the ability to extract one or more substances from a sample.
Respecto al equipo objeto de la invención, el mismo se caracteriza por comprender, al menos:With respect to the equipment object of the invention, it is characterized by comprising at least:
- un disco, extractor o plataforma extractora inerte que comprende, a su vez, una pluralidad de compartimentos, comprendiendo un compartimento de muestra, un compartimento de desecho y un compartimento de extracto, y conductos. A efectos de esta patente, se entiende por disco un elemento con capacidad de rotar, independientemente de la forma geométrica del mismo.- an inert disk, extractor or extractor platform comprising, in turn, a plurality of compartments, comprising a sample compartment, a waste compartment and an extract compartment, and ducts. For the purposes of this patent, a disk is understood as an element capable of rotating, regardless of its geometric shape.
A su vez, dicho disco podrá estar realizado en polímero sintético u otros materiales metálicos, cerámicos, vidrios, composites, sílice, silicio, aleaciones, etc., resistentes a diferentes condiciones de trabajo (por ejemplo muestras que deterioren al polímero, o muestras que se contaminen con el material que compone el cuerpo del extractor), yIn turn, said disk may be made of synthetic polymer or other metallic, ceramic, glass, composites, silica, silicon, alloys, etc., resistant to different working conditions (for example samples that deteriorate the polymer, or samples that become contaminated with the material that makes up the body of the extractor), and
- medios de centrifugación que comprenden un motor eléctrico a prueba de explosiones, tal que permita la variación de velocidad, aceleración y sentido de giro del disco de plástico el cual es solidario con el motor por medio de un soporte que, a su vez, comprende una pluralidad de imanes en su superficie;- centrifugation means comprising an explosion-proof electric motor, such that it allows the variation of speed, acceleration and direction of rotation of the plastic disk which is integral with the motor by means of a support which, in turn, comprises a plurality of magnets on its surface;
Donde en una de las cavidades o compartimentos de muestra se sitúa una cantidad prefijada de extractante, y una pequeña pieza metálica inerte y paramagnética que actuará de agitador mecánico. Dicho extractante podrá consistir en un soporte sólido, igual a los utilizados en los cartuchos estándar, o un liquido no miscible con el problema. A esta cavidad o compartimento de muestra se hace llegar, manualmente o mediante un dispensador automático, un volumen conocido de muestra.Where a preset quantity of extractant is placed in one of the sample cavities or compartments, and a small inert and paramagnetic metal part that will act as a mechanical stirrer. Said extractant may consist of a solid support, equal to those used in standard cartridges, or a liquid not miscible with the problem. A known sample volume is delivered to this sample cavity or compartment manually or by means of an automatic dispenser.
A continuación se acopla solidariamente el disco en el eje del motor, de modo que los agitadores se mueven por efecto del campo magnético creado por los imanes situados entre el motor y el disco, agitando la mezcla muestra/ extractante .Next, the disk is coupled in solidarity with the motor shaft, so that the stirrers are moved by the magnetic field created by the magnets between the motor and the disk, stirring the sample / extractant mixture.
Una vez consumada esta operación, se invierte el sentido de giro del disco y se hace que el liquido se desplace hasta el compartimento de extracto de la muestra. Esta etapa puede ser reiterativa, comprendiendo varias etapas iguales realizadas una tras otra. Por ejemplo, en extracciones liquido-líquido, se puede extraer el extracto una sola vez o bien después de separados muestra y extractante, añadir de nuevo líquido extractante y obtener un segundo volumen de extracto. Este proceso se puede repetir tantas veces como interese hasta llenar el compartimento de recogida de extractos. Finalmente, y si se considera necesario, se puede eliminar parcial o totalmente el disolvente del extracto girando el disco a una velocidad dada y permitiendo que el fluido evaporado salga por el orificio de ventilación al exterior. Esta operación de eliminación de disolvente del extracto, al estar el extractor en el interior de una cámara estanca, puede efectuarse también a presión reducida o vacío, de modo que se mejora la velocidad de evaporación y la reproducibilidad de esta etapa. Como se mostrará, es mucho mas efectivo el vacío que la velocidad de giro, a la hora de evaporar disolvente. De este modo, se consigue la reducción del volumen del extracto, es decir, su preconcentración . Adicionalmente, la presente invención es de aplicación para la limpieza o filtrado de los extractos obtenidos. Para ello, el receptáculo donde se recupera el extracto de cada muestra, el compartimento de extracto, en lugar de estar vacío, podrá estar parcialmente relleno con una sustancia que permite limpiar selectivamente el extracto, como por ejemplo sulfato sódico para deshidratar o tamices moleculares que eliminan selectivamente alcoholes, oxigeno, etc. De este modo, al tiempo que se separa el extracto, éste se mezcla con el medio sólido de limpieza permitiendo su purificación. Al haber dos fases no miscibles el extracto puede recuperarse fácilmente por succión de la fase líquida.Once this operation is completed, the direction of rotation of the disc is reversed and the liquid is moved to the sample extract compartment. This stage can be repetitive, comprising several equal stages performed one after another. For example, in liquid-liquid extractions, the extract can be extracted only once or after separate sample and extractant, add extractant liquid again and obtain a second volume of extract. This process can be repeated as many times as you want until the extract collection compartment is filled. Finally, and if deemed necessary, the solvent can be partially or totally removed from the extract by rotating the disc at a given speed and allowing the evaporated fluid to flow out of the vent hole outside. This solvent removal operation of the extract, since the extractor is inside a sealed chamber, can also be carried out under reduced pressure or vacuum, so that the evaporation rate and reproducibility are improved of this stage. As will be shown, the vacuum is much more effective than the speed of rotation, when evaporating solvent. In this way, the reduction of the volume of the extract is achieved, that is, its preconcentration. Additionally, the present invention is applicable for cleaning or filtering the extracts obtained. For this, the receptacle where the extract of each sample is recovered, the extract compartment, instead of being empty, may be partially filled with a substance that allows selectively cleaning the extract, such as sodium sulfate to dehydrate or molecular sieves that selectively remove alcohols, oxygen, etc. Thus, while the extract is separated, it is mixed with the solid cleaning medium allowing its purification. With two non-miscible phases, the extract can be easily recovered by suctioning the liquid phase.
De acuerdo a lo que se ha descrito arriba, el equipo puede utilizarse para llevar a cabo la extracción de una muestra, pudiendo utilizarse a su vez para realizar múltiples extracciones simultáneas.According to what has been described above, the equipment can be used to carry out the extraction of a sample, and can in turn be used to perform multiple simultaneous extractions.
Asimismo, el equipo objeto de la invención es capaz de trabajar en atmósfera controlada, pudiéndose reducir o aumentar la humedad, o en un ambiente reductor, oxidante o inerte, así como con cualquier otra modificación de los parámetros de las variables que definen la atmósfera del procedimiento, sin más que variar las condiciones de trabajo, inyectando el gas que interese, por ejemplo argón, o bien eliminando el que convenga, por ejemplo oxígeno. Otro modo de operar del equipo es mediante control de la temperatura y a presión por encima de la atmosférica. Para ello, se eleva la presión del equipo de extracción mediante inyección de un gas. La temperatura se regula mediante la conmutación de una resistencia o de un dispositivo Peltier, si se requiere un medio refrigerado. Ambos accesorios se incorporan en la carcasa del dispositivo de extracción. Esta alternativa de trabajo es especialmente interesante cuando la muestra o el extractante son muy volátiles a presión atmosférica. Por otro lado, al equipo se le puede dotar de un cabezal desplazable en altura según el eje perpendicular a la superficie del disco, con cánulas que se insertan en los orificios de entrada de muestra y de ventilación de la cámara donde se recoge cada extracto, de modo que pueden dispensarse las muestras en las cámaras de extracción o compartimento de muestra y recogerse los extractos en sus correspondientes receptáculos o compartimento de extracto para, a continuación transferirse a recipientes o a otros equipos. El manejo de líquidos es efectuado mediante una bomba de pistón conectada a una válvula rotativa multipuerto, o a un equipo auxiliar de manejo de líquidos de los muchos que existen en el mercado.Likewise, the equipment object of the invention is capable of working in a controlled atmosphere, being able to reduce or increase the humidity, or in a reducing, oxidizing or inert environment, as well as with any other modification of the parameters of the variables that define the atmosphere of the procedure, without more than varying the working conditions, injecting the gas of interest, for example argon, or eliminating the one that suits, for example oxygen. Another way to operate the equipment is by controlling the temperature and pressure above the atmospheric. To do this, the pressure of the extraction equipment is raised by injection of a gas. The temperature is regulated by switching a resistor or a Peltier device, if a cooled medium is required. Both accessories are incorporated in the housing of the extraction device. This work alternative is especially interesting when the sample or the extractant is very volatile at atmospheric pressure. On the other hand, the equipment can be provided with a head movable in height along the axis perpendicular to the surface of the disk, with cannulas that are inserted into the sample inlet and ventilation holes of the chamber where each extract is collected, so that samples can be dispensed in the extraction chambers or sample compartment and the extracts can be collected in their corresponding receptacles or extract compartment and then transferred to containers or other equipment. The handling of liquids is carried out by means of a piston pump connected to a multiport rotary valve, or to an auxiliary liquid handling equipment of the many that exist in the market.
Breve descripción de las figuras A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. Figura 1. Muestra una vista esquematizada de un equipo para extracción objeto de la presente invención. Figuras 2. Muestra una vista esquematizada explosionada del equipo para extracción objeto de la presente invención, según la figura 1. Figura 3. Presenta uno de los diferentes modos que se pueden emplear para el sellado del dispositivo de extracción. En este caso se logra la estanqueidad mediante la interposición de una junta de un polímero inerte a los líquidos manipulados en la extracción y limpieza de extractos, y entre el cuerpo del extractor, donde se encuentran grabados las cámaras y los conductos, y la tapa de cerrado. Este dispositivo de sellado de los discos es parte integrante del equipo objeto de la presente invención. Figura 4. Muestra una vista en detalle de las cámaras y conductos del disco, parte integrante del equipo objeto de la presente invención. Este esquema puede alterarse a voluntad para adaptar el equipo de extracción a diferentes problemáticas que requieran variar la cantidad de extractante, sólido o liquido, y el volumen de muestra, liquida o sólida. Figura 5. Muestra el disco encerrado en una cámara dotada de una tapa y de dos conductos para entrada y salida de gases. Figura 6. Cabezal ajustable en altura para dispensación o succión de muestra o disolvente en la cámara de extracción y de recuperación de extractos, respectivamente . Figura 7. Muestra una gráfica en la que se representa la capacidad de evaporación de metanol en función de la velocidad de giro del extractor.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES A series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example thereof is described very briefly below. Figure 1. Shows a schematic view of an extraction equipment object of the present invention. Figures 2. It shows an exploded schematic view of the extraction equipment object of the present invention, according to Figure 1. Figure 3. It presents one of the different ways that can be used for sealing the extraction device. In this case the sealing is achieved by interposing a gasket of an inert polymer to the liquids handled in the extraction and cleaning of extracts, and between the body of the extractor, where the cameras and ducts are engraved, and the lid closed. This disc sealing device is an integral part of the equipment object of the present invention. Figure 4. Shows a detailed view of the chambers and ducts of the disk, an integral part of the equipment object of the present invention. This scheme can be altered at will to adapt the extraction equipment to different problems that require varying the amount of extractant, solid or liquid, and the volume of sample, liquid or solid. Figure 5. Shows the disk enclosed in a chamber equipped with a cover and two ducts for gas inlet and outlet. Figure 6. Height adjustable head for dispensing or suction of sample or solvent in the extraction and extract recovery chamber, respectively. Figure 7. It shows a graph in which the evaporation capacity of methanol is represented as a function of the speed of rotation of the extractor.
Figura 8. Muestra una gráfica en la que se representa la capacidad de evaporación de metanol en función del vacio aplicado. Figura 9. Muestra la variación del rendimiento de extracción en función del número de etapas aplicadas.Figure 8. It shows a graph in which the evaporation capacity of methanol is represented as a function of the vacuum applied. Figure 9. Shows the variation of the extraction performance according to the number of stages applied.
Realización preferente de la invenciónPreferred Embodiment of the Invention
Tal y como puede observarse en las figuras adjuntas, el equipo para la extracción en una muestra de un extracto empleando para ello un extractante, objeto de la presente invención, comprende, al menos:As can be seen in the attached figures, the equipment for extraction in a sample of an extract using an extractant, object of the present invention, comprises at least:
- un soporte para extracción, preferentemente, pero no únicamente, un disco (1) inerte que comprende, a su vez, una pluralidad de compartimentos (2, 2', 2 comprendiendo un compartimento de muestra (2), un compartimento de desecho (2') y un compartimento de extracto (2''), y conductos (3); y- a support for extraction, preferably, but not only, an inert disk (1) comprising, in turn, a plurality of compartments (2, 2 ', 2 comprising a sample compartment (2), a waste compartment (2 ') and an extract compartment (2''), and ducts (3); Y
- medios de centrifugación (4) que comprenden, a su vez, un motor eléctrico (11) y medios para modificar las condiciones de trabajo, es decir, presión, temperatura y atmósfera de la muestra, donde dichos medios de centrifugación (4) son tales que permiten la variación de velocidad, aceleración y sentido de giro del disco (1), el cual es solidario con los medios de centrifugación (4) por medio de un soporte (5) que, a su vez, comprende una pluralidad de imanes (6) en su superficie .- centrifugation means (4) comprising, in turn, an electric motor (11) and means for modifying the working conditions, that is, pressure, temperature and atmosphere of the sample, where said centrifugation means (4) are such that they allow the variation of speed, acceleration and direction of rotation of the disc (1), which is integral with the centrifugation means (4) by means of a support (5) which, in turn, comprises a plurality of magnets (6) on its surface.
El disco (1) es de un material inerte respecto a la sustancia y muestra en extracción, no ferromagnético, preferentemente, de material plástico.The disc (1) is of an inert material with respect to the substance and shows in non-ferromagnetic extraction, preferably of plastic material.
Del mismo modo, el equipo comprende al menos un agitador mecánico (7) de forma tal que al menos un agitador mecánico (7) pueda ser introducido en cada compartimento de muestra (2) del disco (1), donde dicho agitador (7) consiste en una pieza metálica inerte y paramagnética, o bien la misma pieza recubierta de un material inerte, como por ejemplo plástico, vidrio, cerámica, etc.Similarly, the equipment comprises at least one mechanical agitator (7) such that at least one mechanical agitator (7) can be introduced into each sample compartment (2) of the disk (1), where said agitator (7) It consists of an inert and paramagnetic metal part, or the same piece covered with an inert material, such as plastic, glass, ceramics, etc.
La invención comprende asi mismo un dispositivo de dispensación de muestra en las cámaras de extracción y de recuperación de extractos en sus correspondientes receptáculos o compartimentos de extracto (2''), mostrado en la figura 6. El dispositivo de dispensación se compone de un eje (8) por el que se desplaza un cabezal (9) con un numero de cánulas (10), de material inerte, preferentemente acero inoxidable, igual al de receptáculos o compartimentos de extracto (2'') o cámaras de extracción y de recuperación de extractos, conectadas mediante tubos de un polímero inerte, por ejemplo teflón, a una bomba de impulsión/ succión de fluidos El método para la extracción de muestras sólidas y liquidas, segundo aspecto de la presente invención, se basa en diferentes mecanismos de separación, preferentemente seleccionados de entre los muchos que se emplean en los procedimientos de extracción como por ejemplo, intercambio iónico, adsorción, reparto, exclusión molecular, afinidad, derivatización química, complejación, etc., o cualquier combinación de las anteriores.The invention also comprises a sample dispensing device in the extraction and extract recovery chambers in their corresponding extract receptacles or compartments (2 ''), shown in Figure 6. The dispensing device is composed of an axis (8) through which a head (9) with a number of cannulas (10), of inert material, preferably stainless steel, equal to the receptacles or extract compartments (2 '') or extraction and recovery chambers is moved of extracts, connected by tubes of an inert polymer, for example Teflon, to a fluid pump / suction pump The method for the extraction of solid and liquid samples, second aspect of the present invention, is based on different separation mechanisms, preferably selected from the many that are used in the extraction procedures such as, for example, ion exchange, adsorption, distribution , molecular exclusion, affinity, chemical derivatization, complexation, etc., or any combination of the foregoing.
De manera general, el método para la extracción de muestras de la presente invención se caracteriza por comprender, al menos, las siguientes etapas:In general, the method for extracting samples of the present invention is characterized by comprising at least the following steps:
- una primera etapa donde, en una de las cavidades o compartimentos de muestra (2) del disco (1) se sitúa un agitador mecánico (7) y una cantidad prefijada de un extractante. El extractante podrá ser seleccionado entre:- a first stage where, in one of the sample cavities or compartments (2) of the disk (1) a mechanical stirrer (7) and a predetermined amount of an extractant are located. The extractant may be selected from:
- soporte sólido extractante;- solid extractant support;
- liquido no miscible con el problema;- liquid not miscible with the problem;
- una segunda etapa de inserción de un volumen o masa conocido de muestra; - una tercera etapa de colocación del disco (1) en los medios de centrifugación (4), de modo que los agitadores (7) se mueven por efecto del campo magnético creado por los imanes (6), permanentes o electroimanes, situados entre el motor (11) y el disco (1), sobre los soportes, agitando la mezcla: extractante - muestra;- a second stage of insertion of a known volume or mass of sample; - a third stage of placing the disc (1) in the centrifugation means (4), so that the agitators (7) move due to the magnetic field created by the magnets (6), permanent or electromagnets, located between the motor (11) and disk (1), on the supports, stirring the mixture: extractant - sample;
- una cuarta etapa de inversión del sentido de giro del disco (1) y se hace que el liquido se desplace hasta la cámara de recogida del extracto.- a fourth stage of reversal of the direction of rotation of the disc (1) and the liquid is moved to the extract collection chamber.
Las operaciones de la primera, segunda o tercera etapa podrán efectuarse manualmente, mediante una pipeta de vidrio o automática, o bien automáticamente empleando el equipo de manejo de líquidos descrito anteriormente.The operations of the first, second or third stage may be carried out manually, by means of a glass or automatic pipette, or automatically using the liquid handling equipment described above.
La metodología expuesta incorpora la purificación de los extractos mediante limpieza con un sólido, ubicado en la cámara donde se recuperan estos después de su separación de la muestra original.The exposed methodology incorporates the purification of the extracts by cleaning with a solid, located in the chamber where these are recovered after their separation from the original sample.
Finalmente, el método contempla la variación opcional de las condiciones de extracción modificando presión y temperatura o bien una etapa adicional al final de la cuarta etapa, donde dicha etapa adicional comprende la eliminación parcial o total del disolvente del extracto girando el disco (1) a una gran velocidad y permitiendo que el fluido evaporado salga por un orificio de ventilación espontáneamente o bien mediante la modificación de las condiciones de trabajo, como presión, atmósfera y/o temperatura .Finally, the method contemplates the optional variation of the extraction conditions by modifying pressure and temperature or an additional stage at the end of the fourth stage, where said additional stage comprises the partial or total removal of the solvent from the extract by rotating the disk (1) to a high speed and allowing the evaporated fluid to exit through a ventilation hole spontaneously or by changing the working conditions, such as pressure, atmosphere and / or temperature.
De este modo, se consigue la reducción del volumen del extracto, es decir, su preconcentración, donde en la escala de trabajo utilizada se pueden manejar entre 6 y 12 muestras por disco.In this way, the reduction of the volume of the extract is achieved, that is, its preconcentration, where between 6 and 12 samples can be handled per disk in the working scale used.
Esta operación de eliminación de disolvente del extracto, al estar el extractor en el interior de una cámara estanca, véase la figura 1 y 5, puede efectuarse también a presión reducida o vacio, de modo que se mejora la velocidad de evaporación y la reproducibilidad de esta etapa .This solvent removal operation of the extract, since the extractor is inside a sealed chamber, see Figures 1 and 5, can also be carried out under reduced or empty pressure, so that the evaporation rate and the reproducibility of this stage .
A modo de ejemplo se describe a continuación la extracción de un insecticida en una muestra de agua con insecticida, siendo por tanto, tanto el extractante como la muestra ambas liquidas. Para la extracción del insecticida se empleará como extractante hexano, el cual no es miscible en agua.By way of example, the extraction of an insecticide in a water sample with insecticide is described below, therefore both the extractant and the sample are both liquid. For the extraction of the insecticide hexane will be used as an extractant, which is not miscible in water.
En los compartimentos de muestra (2) del disco (1) se procederá a introducir la muestra de agua e insecticida, el hexano y los agitadores mecánicos (7) . Una vez que en los compartimentos de muestra (2) esté presente la mezcla muestra - extractante se procederá a hacer girar el disco (1) en un primer sentido de giro, levógiro, por ejemplo, a una determinada velocidad, de tal modo que por la acción de extractante, hexano en este caso, y de los agitadores mecánicos (7), el insecticida será extraído del agua, y, aumentando la velocidad y cambio del sentido de giro el hexano sobrenadante pasará al compartimento de extracto (2'') . En el compartimento de muestra (2) en el que permanecen el agua con el insecticida residual, más algún otro tipo de sustancia, podrá añadirse hexano de nuevo y efectuar una segunda extracción de la muestra de acuerdo al procedimiento descrito arriba. De este modo, se efectúa la extracción total del insecticida de la muestra. Los sucesivos extractos en hexano se van incorporando en la cámara de extracto (2'') hasta finalizar el proceso. Adicionalmente, podrá aumentarse más la velocidad de giro o reducir la presión con el fin de evaporar parte del hexano presente en el extracto y obtener un extracto con una mayor concentración de insecticida.In the sample compartments (2) of the disc (1), the water and insecticide sample, hexane and mechanical stirrers (7) will be introduced. Once the sample-extractant mixture is present in the sample compartments (2), the disc (1) will be rotated in a first direction of rotation, levógiro, for example, at a certain speed, so that by the action of extractant, hexane in this case, and of the mechanical agitators (7), the insecticide will be extracted from the water, and, increasing the speed and change of direction of rotation the supernatant hexane will pass to the extract compartment (2 ''). In the sample compartment (2) in which the water remains with the residual insecticide, plus some other type of substance, hexane can be added again and a second extraction of the sample can be carried out according to the procedure described above. In this way, the total insecticide extraction is carried out from the sample. Successive hexane extracts are incorporated into the extract chamber (2 '') until the process is finished. Additionally, the speed of rotation may be further increased or the pressure reduced in order to evaporate part of the hexane present in the extract and obtain an extract with a higher concentration of insecticide.
El procedimiento descrito es también de aplicación si en la muestra anterior de agua con insecticida, muestra líquida, se emplea como extractante un sólido, como puede ser una fase octadecilo o C18. En este caso, el C18 captará el insecticida cuando en el compartimento de muestra (2) se coloque la muestra y el C18. Como en el caso anterior, el agua pasará a un compartimento de desecho (2') . De nuevo, se limpiará el primer compartimento de muestra (2) con agua destilada, pasando el residuo obtenido también al compartimento de desecho (2') . Con el fin de separar del C18 el insecticida, se añade en el compartimento de muestra (2) metanol y se hace girar el disco (1) en el sentido contrario al que ha girado anteriormente. El metanol captará el insecticida y el extracto será evacuado al compartimento de extracto (2'') del que se recogerá para su uso posterior, en este caso su análisis.The procedure described is also applicable if in the previous sample of water with insecticide, liquid sample, a solid is used as an extractant, such as an octadecyl or C18 phase. In this case, the C18 will pick up the insecticide when the sample and the C18 are placed in the sample compartment (2). As in the previous case, the water will pass to a waste compartment (2 '). Again, the first sample compartment (2) will be cleaned with distilled water, passing the residue obtained also to the waste compartment (2 '). In order to separate the insecticide from the C18, methanol is added to the sample compartment (2) and the disc (1) is rotated in the opposite direction to the one previously rotated. The methanol will capture the insecticide and the extract will be evacuated to the extract compartment (2 '') from which it will be collected for later use, in this case its analysis.
La invención es también de aplicación para la extracción, por ejemplo, de hidrocarburos en arena. La muestra será en este caso sólida, la arena con los hidrocarburos absorbidos a la misma. Como extractante se podrá emplear un liquido, como por ejemplo hexano . Como en los casos anteriores, el hexano disolverá o captará el producto a extraer, es decir, los hidrocarburos, que pasarán directamente al compartimento de extracto (2''). Esta misma operación se podrá efectuar reiteradamente para conseguir la extracción cuantitativa de los extractos o analitos .The invention is also applicable for the extraction, for example, of hydrocarbons in sand. The sample will be solid in this case, the sand with the hydrocarbons absorbed therein. As an extractant, a liquid, such as hexane, may be used. As in the previous cases, hexane will dissolve or capture the product to be extracted, that is, hydrocarbons, which will pass directly to the extract compartment (2 ''). This same operation may be carried out repeatedly to achieve quantitative extraction of extracts or analytes.
Las figuras 7 y 8 muestran la capacidad de evaporación de metanol en función de la velocidad de giro del extractor y del vacio aplicado. Como puede observarse, es mucho mas efectivo el vacio que la velocidad de giro, a la hora de evaporar disolvente.Figures 7 and 8 show the evaporation capacity of methanol as a function of the speed of rotation of the extractor and the vacuum applied. As can be seen, the vacuum is much more effective than the speed of rotation, when evaporating solvent.
La figura 9 muestra la variación del rendimiento de extracción en función del número de etapas aplicadas. Asi, cuando se extrae un colorante apolar disuelto en agua con un soporte C18, se observa que la recuperación por parte del soporte aumenta a medida que la extracción es más reiterativa, manifestando un comportamiento similar al mostrado por otras técnicas de extracción comparables.Figure 9 shows the variation of the extraction performance as a function of the number of stages applied. Thus, when an apolar dye dissolved in water with a C18 support is extracted, it is observed that the recovery by the support increases as the extraction is more repetitive, manifesting a behavior similar to that shown by other comparable extraction techniques.