Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Phương pháp sản xuất tinh dầu

Phương pháp sản xuất tinh dầu

Tải bản đầy đủ - 0trang

3.1.1. Nguyên tắc phương pháp

Phương pháp này dựa trên sự khuếch tán, thẩm thấu, hòa tan và lơi cuốn theo

hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô thực vật

(hoa, lá, vỏ quả, hạt, thân, cành, rễ, ...) khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao.

Điều quan trọng là tính chất giảm nhiệt độ sơi của hỗn hợp các cấu tử khơng

hòa tan vào nhau. Chính điều này làm cho phương pháp chưng cất trở nên có ý

nghĩa.

3.1.2. Cơ sở lí thuyết

3.1.2.1. Sự khuếch tán, thẩm thấu, hòa tan

Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn rồi đưa vào chưng cất thì chỉ có một số

mơ chứa tinh dầu là bị vỡ và cho tinh dầu thốt tự do ra ngồi theo hơi nước lơi

cuốn đi.

Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mơ thực vật sẽ tiến dần ra ngồi bề mặt

nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu. Ta có thể mơ tả q trình này như

sau: “Ở nhiệt độ nước sơi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn

trong tế bào thực vật. Dung dịch chứa tinh dầu này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt

ngun liệu và bị hơi nước lơi cuốn đi. Còn nước đi vào nguyên liệu theo chiều

ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục hòa tan vào lượng nước này. Quy trình này lặp

đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mơ thốt ra ngồi hết.”

Sự khuếch tán, hòa tan, thẩm thấu sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương

phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa. Như vậy, sự hiện diện của

nước rất cần thiết, cho nên trong trường hợp chưng cất sử dụng hơi nước quá

nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô. Nhưng nếu lượng nước sử dụng

thừa q cũng khơng có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa những

cấu phần tan dễ trong nước.

Ngồi ra, nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần làm cho lớp

nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước có thể đi xuyên ngang lớp này

đồng đều và dễ dàng.

3.1.2.2. Chưng cất – Sự lơi cuốn theo hơi nước

Chưng cất có thể hiểu đơn giản là một quá trình biển đổi một cấu tử hay một hỗn

hợp nhiều cấu tử ở thể lỏng thành thể hơi rồi sau đó ngưng tụ trở lại thành thể

lỏng. Sau q trình đó, thành phần, hàm lượng cấu tử thu được sẽ biến đổi so với

hỗn hợp đầu. Đồng thời ta đã tách được cấu tử cần thiết ra khỏi hỗn hợp đầu.

Nước có nhiệt độ sơi 100°C, tinh dầu có nhiệt độ sơi thường khoảng trên 200°C.

Vậy tại sao ta có thể lơi cuốn tinh dầu theo hơi nước được?



8



Đó là nhờ đặc tính giảm nhiệt độ sơi của hỗn hợp các chất lỏng khơng hòa tan

vào nhau. Nhiệt độ sôi của hỗn hợp các cấu tử khơng hòa tan vào nhau dù ở bất

kì tỉ lệ nào cũng đều như nhau và luôn thấp hơn nhiệt độ sơi của từng cấu tử

riêng biệt. Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sơi này mà đã từ rất lâu phương

pháp chưng cất hơi nước được dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực

vật.

Lúc này ta coi như có hỗn hợp 3 cấu tử là nước, Citral, Geraniol khơng hòa tan

vào nhau. Nhiệt độ sơi của hỗn hợp này khi đó sẽ ln là dưới 100°C. Nhờ vậy

Citral, Geraniol sẽ bay hơi cùng với nước thoát ra, ta thu được hỗn hợp gồm 3

cấu tử trên. Kết quả là đã tách được Citral, Geraniol từ trong tể bào củ xả ra

thành hỗn hợp nước, Citral, Geraniol.

3.1.3. Phân loại

Trong công nghiệp, dựa trên thực hành người ta chia các phương pháp chưng cất

hơi nước ra ba loại chính :

- Chưng cất bằng nước

- Chưng cất bằng hơi nước khơng có nồi hơi riêng

- Chưng cất bằng hơi nước có nồi hơi riêng

Cả ba phương pháp này đều có lý thuyết giống nhau nhưng khác nhau ở cách

thực hiện. Trong khuôn khổ đồ án này em sẽ tập trung đi vào phương pháp

chưng cất bằng hơi nước khơng có nồi hơi riêng, sử dụng nguồn nhiệt từ điện

năng.

3.1.3.1. Chưng cất bằng nước

Trong trường hợp này, nước phủ kín ngun liệu, nhưng phải chừa một khoảng

khơng gian tương đối lớn phía trên lớp nước, để tránh khi nước sơi mạnh làm

văng chất nạp qua hệ thống hồn lưu. Nhiệt cung cấp có thể đun trực tiếp bằng

củi lửa hoặc đun bằng hơi nước dẫn từ nồi hơi vào (sử dụng bình có hai lớp

đáy). Trong trường hợp chất nạp quá mịn lắng chặt xuống đáy nồi gây hiện

tượng cháy khét nguyên liệu ở mặt tiếp xúc với đáy nồi, lúc đó nồi phải trang bị

những cánh khuấy trộn đều bên trong trong suốt thời gian chưng cất.

Sự chưng cất này thường khơng thích hợp với những tinh dầu dễ bị thủy giải.

Những nguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phương pháp này. Những

cấu phần có nhiệt độ sơi cao, dễ tan trong nước sẽ khó hóa hơi trong khối lượng

lớn nước phủ đầy khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ thiếu những hợp chất này. Thí

dụ điển hình là mùi tinh dầu hoa hồng thu được từ phương pháp chưng cất hơi

nước kém hơn phương pháp trích ly, vì phenyl etilic (phenyl etilic tạo mùi tinh



9



dầu hoa hồng) nằm lại trong nước khá nhiều, vì thế người ta chỉ dùng phương

pháp này khi không thể sử dụng các phương pháp khác.

3.1.3.2. Chưng cất bằng hơi nước khơng có nồi hơi riêng

Trong phương pháp này, ngun liệu được xếp trên một vỉ đục lỗ và nồi cất

được đổ nước sao cho nước không chạm đến vỉ.

Nhiệt cung cấp có thể là ngọn lửa đốt trực tiếp hoặc dùng hơi nước từ nồi hơi

dẫn vào lớp bao chung quanh phần đáy nồi. Có thể coi phương pháp này là một

trường hợp điển hình của phương pháp chưng cất bằng hơi nước với hơi nước ở

áp suất thường. Như vậy chất ngưng tụ sẽ chứa ít sản phẩm phân hủy hơn là

trường hợp chưng cất bằng hơi nước trực tiếp, nhất là ở áp suất cao hay hơi

nước quá nhiệt.

Việc chuẩn bị nguyên liệu trong trường trường hợp này quan trọng hơn nhiều so

với phương pháp trước, vì hơi nước tiếp xúc với chất nạp chỉ bằng cách xuyên

qua nó nên phải sắp xếp thế nào để chất nạp tiếp xúc tối đa với hơi nước thì mới

có kết quả tốt. Muốn vậy, chất nạp nên có kích thước đồng đều không sai biệt

nhau quá.

Nếu chất nạp được nghiền quá mịn, nó dễ tụ lại vón cục và chỉ cho hơi nước đi

qua một vài khe nhỏ do hơi nước tự phá xuyên lên. Như vậy phần lớn chất nạp

sẽ khơng được tiếp xúc với hơi nước. Ngồi ra, luồng hơi nước đầu tiên mang

tinh dầu có thể bị ngưng tụ và tinh dầu rơi ngược lại vào lớp nước nóng bên

dưới gây hư hỏng thất thốt. Do đó việc chuẩn bị chất nạp cần được quan tâm

nghiêm túc và đòi hỏi kinh nghiệm tạo kích thước chất nạp cho từng loại nguyên

liệu.

Tốc độ chưng cất trong trường hợp này không quan trọng như trong trường hợp

chưng cất bằng nước. Tuy nhiên, tốc độ nhanh sẽ có lợi vì ngăn được tình trạng

quá ướt của chất nạp và gia tăng vận tốc chưng cất. Về sản lượng tinh dầu mỗi

giờ, người ta thấy nó khá hơn phương pháp chưng cất bằng nước nhưng vẩn còn

kém hơn phương pháp chưng cất bằng hơi nước sẽ đề cập sau.

So với phương pháp chưng cất bằng nước, ưu điểm của nó là ít tạo ra sản phẩm

phân hủy. Tuy nhiên dù với thiết bị loại nào đi nữa, ta phải đảm bảo là chỉ có

phần đáy nồi là được phép đốt nóng và giữ cho phần vỉ chứa chất nạp khơng tiếp

xúc với nước sơi. Phương pháp này cũng tốn ít nhiên liệu, tuy nhiên nó khơng

thể áp dụng cho những ngun liệu dễ bị vón cục.

Khuyết điểm chính của phương pháp là do thực hiện ở áp suất thường, nên cấu

phần có nhiệt độ sơi cao sẽ đòi hỏi một lượng rất lớn hơi nước để hóa hơi hồn

tồn và như thế sẽ tốn rất nhiều thời gian. Về kỹ thuật, khi xong một lần chưng

10



cất, nước ở bên dưới vỉ phải được thay thế để tránh cho mẻ sản phẩm sau có mùi

lạ.

3.1.3.3. Chưng cất bằng hơi nước có nồi hơi riêng

Hơi nước tạo ra từ nồi hơi, thường có áp suất cao hơn khơng khí, được đưa

thẳng vào bình chưng cất. Ngày nay, phương pháp này thường dùng để chưng

cất tinh dầu từ các nguyên liệu thực vật.

Điểm ưu việt của phương pháp này là người ta có thể điều chỉnh áp suất, nhiệt

độ như mong muốn để tận thu sản phẩm, nhưng phải giữ nhiệt độ ở mức giới

hạn để tinh dầu không bị phân hủy.

Việc sử dụng phương pháp này cũng lệ thuộc vào những điều kiện hạn chế như

đã trình bày đối với hai phương pháp chưng cất nói trên cộng thêm hai yếu tố

nữa là u cầu hơi nước khơng q nóng và q ẩm. Nếu quá nóng nó có thể

phân hủy những cấu phần có độ sơi thấp, hoặc làm chất nạp khơ quăn khiến hiện

tượng thẩm thấu khơng xảy ra. Do đó trong thực hành, nếu dòng chảy của tinh

dầu ngưng lại sớm quá, người ta phải chưng cất tiếp bằng hơi nước bão hòa

trong một thời gian cho đến khi sự khuyếch tán hơi nước được tái lập lại , khi đó

mới tiếp tục dùng lại hơi nước q nhiệt. Còn trong trường hợp, hơi nước quá

ẩm sẽ đưa đến hiện tượng ngưng tụ, phần chất nạp phía dưới sẽ bị ướt, trong

trường hợp này người ta phải tháo nước ra bằng một van xả dưới đáy nồi. trong

công nghiệp, hơi nước trước khi vào bình chưng cất phải đi ngang một bộ phận

tách nước.

Với hơi nước có áp suất cao thường gây ra sự phân hủy quan trọng, nên tốt nhất

là bắt đầu chưng cất với hơi nước ở áp suất thấp và cao dần cho đến khi kết thúc.

Không có một quy tắc chung nào cho mọi loại nguyên liệu vì mỗi chất nạp đòi

hỏi một kinh nghiệm và yêu cầu khác nhau.

3.1.4. Ưu nhược điểm

3.1.4.1. Ưu điểm

- Thiết bị khá gọn gàng, dễ chế tạo, qui trình sản xuất đơn giản

- Khơng đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp trích ly, hấp phụ, ...

- Thời gian chưng cất tương đối nhanh, nếu thực hiện gián đoạn chỉ cần 5-10

giờ, nếu liên tục thì 30 phút đến 1 giờ

- Có thể tiến hành chưng cất với các cấu tử tinh dầu chịu được nhiệt độ cao.



3.1.4.2. Nhược điểm

11



- Không áp dụng phương pháp chưng cất vào những ngun liệu có hàm lượng

tinh dầu thấp vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi và nước để

ngưng tụ.

- Tinh dầu thu được có thể bị giảm chất lượng nếu có chứa các cấu tử dễ bị thủy

phân, phân hủy bởi nhiệt độ cao.

- Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất

định hương thiên nhiên rất có giá trị).

- Hàm lương tinh dầu còn lại trong nước chưng (nước sau phân ly) tương đối

lớn.

3.2. Phương pháp cơ học

Phương pháp cơ học tương đối đơn giản, dùng để tách chất thơm ở dạng tự do

bằng cách ép, dùng phổ biến cho các loại quả như: cam, chanh, quýt, bưởi, ... vì

đối với những nguyên liệu này chất thơm thường phân bố ở lớp tế bào mỏng

phía bên ngồi với một lượng tương đối lớn. Khi ta tác dụng một lực lên vỏ quả

thì các tế bào có chứa chất thơm sẽ bị vỡ và chất thơm sẽ bị chảy ra ngồi rất dễ

dàng.

3.3. Phương pháp trích ly

Phương pháp này được sử dụng trong các trường hợp các thành phần hợp chất

thiên nhiên không bền ở nhiệt độc cao hoặc hàm lượng trong nguyên liệu rất

thấp, không thể dùng phương pháp chưng cất. Phương pháp trích ly thường dùng

dung mơi dễ bay hơi như ethylic ether, petroleum ether, alcool, acetone hoặc các

loại khí hóa lỏng như CO2 lỏng tại áp suất lớn 60-70 atm.

3.4. Phương pháp hấp thụ

Phương pháp hấp thụ dựa trên cơ sở tính chất của một số loại hoa, quả có thể

kéo dài thời gian tạo ra hương thơm sau khi đã rời khỏi cây và khả năng hòa tan

chúng của các loại mỡ động vật trên bề mặt ( hấp phụ ). Bằng cách này thao tác

tiến hành rất thủ cơng, khó cơ giới hóa, các loại mỡ động vật đắt tiền, khó bảo

quản, q trình tiến hành kéo dài, năng suất thấp. Gần đây người ta chuyển sang

hấp phụ bằng than hoạt tính gọi là hấp phụ động học. Bằng phương pháp này

người ta tạo điều kiện cho các luồng khí ẩm đi qua các lớp hoa, nhằm giữ cho

hoa được tươi lâu. Luồng không khí sau khi qua lớp hoa sẽ cuốn theo những

chất thơm bay hơi đi vào buồng hấp phụ, ở đó than hoạt tính sẽ giữ lại các chất

thơm tại buồng hấp phụ, khơng khí thải ra ngồi. Lớp hoa còn lại sau khi hấp

phụ hết các chất thơm bay hơi sẽ đem đi chưng cất hoặc trích ly lấy hết những

chất thơm khơng bay hơi còn lại.

3.5. Phương pháp lên men

12



Phương pháp này được áp dụng đối với các loại cây và quả có chất thơm ở trạng

thái kết hợp từng phần, hoặc kết hợp hồn tồn, khơng ở trạng thái tự do mà

thường ở trạng thái liên kết glucozit. Vì vậy, muốn tách chất thơm từ những loại

nguyên liệu này, đầu tiên cần phải tiến hành sơ bộ tách bằng phương pháp lên

men, sau đó dùng phương pháp chưng cất để tách hoàn toàn.

II. Giới thiệu về cây sả, tinh dầu sả

1. Giới thiệu về cây sả

Tên tiếng Anh: Lemon grass, lemongrass, oil grass, silky heads, citronella grass.

Tên khoa học: Cymbopogon citratus (DC.) Stapf, 1906.

Tên đồng nghĩa: Andropogon citratus.

Phân loại khoa học:

Giới (Kingdom)

Thực vật (Plantae)

Ngành (Division)

Thực vật có hoa (Angiosperms)

Lớp (Class)

Thực vật 1 lá mầm (Monocots)

Phân lớp (Subclass)

Cây hạt kín (Commelinids).

Bộ (Order)

Hòa thảo (Poales)

Họ (Family)

Hòa thảo (Poaceae)

Phân họ (Subfamily)

Panicoideae

Tộc (Tribe):

Andropogoneae

Phân tộc (Subtribe)

Andropogoninae

Chi (Genus)

Cymbopogon Spreng.(khoảng 55 loài)

Loài (Species)

Cymbopogon citratus

Sả là một loại cây thân thảo, thuộc họ Hòa thảo. Thường mọc thành từng bụi cao

khoảng 1-1,5m (tùy theo dinh dưỡng trong đất nhiều hay ít hoặc cách chăm sóc

tốt hay xấu). Thân có mầu trắng hoặc hơi tím, có nhiều đốt.

Sả có kiểu rể chùm, mọc sâu vào đất, rể phát triển mạnh khi đất tơi, xốp.

Lá hẹp dài, mép lá hơi nhám. Bẹ lá ôm chặt với nhau rất chắc, tạo thành một

thân giả (mà ta thường gọi là củ). Sả đẻ chồi ở nách lá tạo thành nhánh như

nhánh lúa. Với cách sinh sản này từ một nhánh trồng ban đầu về sau chúng sẽ

sinh sôi ra nhiều nhánh tạo thành một bụi sả (giống như bụi lúa). Trong lá có

nhiều tinh dầu, dược dùng làm nguyên liệu cất tinh dầu cùng với thân (bó bẹ lá)

Các lồi Sả chanh thuộc chi Cymbopogon thích ứng rộng với điều kiện sinh thái.

Cây thường có mặt ở khắp vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Riêng giống sả C.

tortilis và C. flexuosus được trồng ở ấn Độ, Guatemala, Honduras, Haiti và một

số nước khác. Sả chanh được trồng hầu hết ở khắp các tỉnh phía Bắc nước ta,

tập trung ở một số nơng trường như Việt Trung (Quảng Bình), Thạch Ngọc

(Nghệ Tĩnh cũ ), Cửu Long (Hà Sơn Bình cũ), Bắc Sơn (Bắc Thái cũ ), v.v…

13



Sau năm 1975, cây Sả còn được nghiên cứu và trồng trọt ở các tỉnh phía Nam

như miền Đơng Nam Bộ, Tây Ngun, v.v…

Sả là cây chịu hạn nhưng chịu ngập úng kém. Nhiệt độ thích hợp đối với cây

Sả là 24-28oC. Cây Sả phát triển kém khi nhiệt độ dưới 10 oC. Trên 35oC Sả cũng

sinh trưởng kém. Lượng mưa thích hợp là 1500 – 2000 mm/năm.

Việt Nam có 15 lồi sả, trong đó có 11 lồi có mùi thơm. Về mặt hóa học có 3

nhóm chính:

- Sả cho xitronelal: Sả Java còn gọi là sả xòe (Cymbopogon

winterianus Jawitt), sả Xrilanca còn gọi là sả bẹ (Cymbopogon

nardus (L.) Rendle). Hai loài này được trồng nhiều ở Việt Nam.

- Sả cho geraniol: Sả hoa hồng (Cymbopogon martiniivar motia Burk)

đang được nghiên cứu trồng lớn để khai thác. Sả hoa hồng cho tinh

dầu rất thơm và có giá trị kinh tế cao do thành phần chính là geraniol

lên tới 80%.

- Sả cho xitral: Sả chanh sồm 2 loài: Cymbopogon tortilis A.Camus và

Cymbopogon flexnosus Stapf. Các chủng loại này cũng đang được

nghiên cứu để đưa vào trồng trọt.

2. Công dụng

2.1. Làm rau gia vị

Sả được dùng làm rau gia vị lâu đời ở các nước Châu Á. Sả được sử dụng rộng

rãi như là một loại thảo dược trong món ăn châu Á. Nó có hương vị chanh tinh

tế và có thể được dùng tươi (rất phổ biến) hoặc sấy khô và làm bột.

Ở Việt nam sả khơng thể thiếu trong các món mắm, món nấu với thịt, cả món ăn

chay như tương, chao.

Ở Ấn Độ cây sả được sử dụng trong các loại trà , súp , và món cà ri . Nó cũng

thích hợp cho gia cầm, cá, thịt bò, hải sản…

Sả thường được dùng như trà ở các nước Châu Phi như Togo và Cộng hòa Dân

chủ Congo và các nước Mỹ Latinh như Mexico.

2.2. Tinh dầu sả dùng như hóa chất cơng nghiệp

2.2.1. Tinh dầu sả dùng như thuốc bảo vệ thực vật

Ở các nước Đông Nam Á, dầu sả (Lemongrass oil) được sử dụng như là một loại

thuốc trừ sâu và một chất bảo quản.Nghiên cứu cho thấy rằng sả dầu có đặc

tính xua đuổi cơn trùng và chống nấm.

Các thành phần hóa học chính của tinh dầu sả là geraniol và citronellol có tác

dụng sát trùng, do đó tinh dầu sả được sử dụng trong xà phòng, nến và nhang

muỗi để xua đuổi côn trùng như dán, kiến, ruồi, muỗi, rận, rệp…

14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Phương pháp sản xuất tinh dầu

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×