Nghiên cứu mô hình động học của quá trình chiết suất tinh dầu từ vỏ quýt và đánh giá thành phần hóa học

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐÈ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN Bộ - GIẢNG VIÊN 2020 NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA Q TRÌNH CHIÉT SUẤT TINH DẦU TỪ VỎ QUÝT VÀ ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN HĨA HỌC • Tên đề tài sổ hợp đồng: 2020.01.114/HĐ-KHCN Chủ nhiệm đề tài: KS Ngô Thị cấm Quyên Đơn vị công tác: Viện Kỳ Thuật Công nghệ cao NTT Thời gian thực hiện: 06 tháng (Từ tháng 03/2020 đến tháng 09/2020) TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 07 năm 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC ỉ DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN cứu V MỞ ĐÀU vi CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN 1.1 GIÓI THIỆU VÈ CẦY QUÝT 1.2 TỐNG QUAN VÈ TINH DẦU QUÝT 1.3 TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ HĨA HỌC CỦA TINH DẦU 1.3.1 Tính chất vật lý 1.3.2 Tính chất hóa học 1.4 NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI Nước 1.4.1 Nghiên cứu nước 1.4.2 Nghiên cứu nước CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN cứu 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.2 Phương pháp xác định hiệu suất trích ly tinh vỏ quýt 2.2.3 Quy trình chiết tách tinh dầu vỏ quýt 2.2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách tinh dầu vỏ quýt 10 2.3 ĐỘNG HỌC CÙA QUÁ TRÌNH 11 2.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 12 2.5 ĐỊA DIÊM THỤ’C HIỆN 12 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 14 3.1 CÁC THÒNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHUNG CÁT TINH DÀU 14 3.1.1 Ảnh hưởng cùa công suất gia nhiệt 14 3.1.2 Ánh hưởng cùa tỷ lệ nước nguyên liệu 15 3.1.3 Ánh hưởng cùa thời gian chiết tách 16 3.2 MỊ HÌNH ĐỘNG HỌC 16 3.3 KÉT QUẢ CỦA GC-MS 20 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYỂN NGHỊ 23 4.1 KÉT LUẬN 23 4.2 KHUYẾN NGHỊ 23 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ thí nghiệm Bảng 2.3 Danh mục thiết bị thí nghiệm Bảng 2.4 Tỉ lệ nguyên liệu với nước khảo sát (mL/g) 11 Bảng 2.5 Công suất gia nhiệt cùa bếp đun đe chiết tách tinh dầu khảo sát(°C) 11 Bảng 3.1 Giá trị cùa thông so động học công suất khác 20 Bảng 3.2 Giá trị cùa thông số động học tỷ lệ nước: nguyên liệu khác 20 Bảng 3.3 Bảng thành phần hóa học tinh dầu vỏ quýt 21 iii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Nguyên liệu quýt a) trước xử lý, b) sau xử lý Hình 2.2 Quy trình chiết tách tinh dầu ăn trái có múi họ citrus 10 Hình 3.1 Hiệu suất tinh dầu thu sau q trình chưng cất cơng suất khảo sát khác (tỷ lệ nước nguyên liệu không đoi 3:1 mL/g) 15 Hình 3.2 Hiệu suất tinh dầu thu sau trình chưng cất tỷ lệ nước nguyên liệu khác (Công suất gia nhiệt không thay đổi 204W) 16 Hình 3.3 Mơ hình động học q trình chiết xuất tinh dầu vỏ quýt công suất gia nhiệt khác 17 Hình 3.4 Mơ hình động học cùa trình chiết xuất tinh dầu vỏ quýt tỉ lệ nước: nguyên liệu khác 18 Hình 3.5 Mơ hình động học rửa khuếch tán đồng thời trình chiết tách tinh dầu quýt công suất gia nhiệt khác 19 Hình 3.6 Mơ hình động học rửa khuếch tán đồng thời trình chiết tách tinh dầu quýt tỉ lệ nước: nguyên liệu khác 19 Hình 3.7 Biểu đồ GC-MS tinh dầu vỏ quýt 22 iv TÓM TÁT KÉT QUẢ NGHIÊN cứu Sản phẩm đăng ký thuyết minh Sản phẩm thực đạt + Các thơng số tối ưu hóa cùa q trình + Các thơng số tối ưu hóa q trình trích ly tinh dầu trích ly tinh dầu + Mơ hình động học phù hợp cho q + Mơ hình động học phù họp cho q trình trích ly tinh dầu trình trích ly tinh dầu + Báo cảo Nghiên cứu ảnh hưởng điều + Báo cáo Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện phương pháp chiết tách lên hiệu kiện phương pháp chiết tách lên suất tinh dầu họ Citrus hiệu suất tinh dầu họ Citrus + Bài báo báo cáo khoa học + Bài báo báo cáo khoa học Thòi gian đăng ký: từ ngày /2020 đến ngày Thòi gian nộp báo cáo: V /2020 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, thực vật có chứa họp chất thom hay chiết xuất chúng ý quan tâm nhiều nhà nghiên cứu người sử dụng chúng có tác dụng sinh học liên quan đến an toàn sức khỏe phát triển the chất cho người sử dụng Những tính chất có thành phần tinh dầu thành phần chuyển hóa thứ cấp có thực vật Tinh dầu chiết xuất từ nhiều loại thực vật khác khơng có riêng hoa mà loại thảo dược, cối số loại nguyên liệu thực vật khác Trong công nghiệp, tinh dầu thường chiết xuất từ tươi làm khô phần phương pháp chưng cất thuỷ phân cách phổ biến Tinh dầu ăn trái có múi họ Citrus có thành phần limonene chất chống oxy hóa Nhóm loại tinh dầu có the cung cấp chất chống khuấn tự nhiên mà ngành công nghiệp thực phẩm yêu cầu phải đáp ứng yêu cầu cùa người tiêu dùng Việt Nam với điều kiện thiên nhiên nhiệt đới thuận lợi cho việc hình thành phát triển loại thực vật, loại có chứa tinh dầu khắng định dồi độc đáo Trong đó, giống có họ Citrus nói chung quýt nói riêng có tiềm lớn song chưa khai thác, tận dụng, sử dụng múi, chưa chế biến tận dụng tinh dầu từ vỏ loại ăn trái họ Citrus (cam, chanh, bưởi, quýt, tắc) Vì lý chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài nhằm mục đích tìm điều kiện tối ưu việc ly trích tinh dầu, lựa chọn mơ hình động học phù họp Do vậy, đe tài “Nghiên cứu mơ hình động học q trình chiết suất tinh dầu từ vỏ quýt đánh giá thành phần hóa học.” Việc sử dụng mơ hình động học q trình để chiết tách tinh dầu sè mở nhiều tiềm việc nâng cao hiệu chiết tách tinh dầu chi phí sản xuất kinh doanh từ giúp hạ giá thành sản phẩm, thúc đẩy phát triển ngành trồng ăn trái có múi họ Citrus nói chung quýt nói riêng khu vực nước VI CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VÈ CÂY QUÝT ta, quýt trồng phổ biến vùng thuộc đồng sông Cửu Long Đây loài đa dạng giong lai tạo chúng với loài khác chi Citrus Sự khác giống không đặc diem hình thái, kích thước mà cịn chất lượng màu sắc thịt Bộ phận cho tinh dầu chủ yếu vỏ trái, hoa quýt có tinh dầu hàm lượng nước • Tên khoa học: Citrus reticulata Bico • • Giới (regnum): Plantea Bộ (ordo): Sapindales • Họ (familia): Rutaceae • Chi (genus): Citrus • Lồi (species): c Microcarpa Thành phần hóa học có tinh dầu quýt: P-micren (3%); octanal (0,2%); D- limonen (93%); linanol (0,4%); a-terpineol (0,1%); decanal (0,2%); 1.2 TÓNG QUAN VỀ TINH DẦU QUÝT Tinh dầu gồm nhiều họp chất dễ bay (chủ yếu tecpen tritecpenonit), có mùi đặc trưng tùy thuộc vào nguồn gốc cung cấp nguyên liệu tinh dầu Hệ thực vật có tinh dầu khoảng 3000 lồi, có 150- 200 lồi có ý nghĩa cơng nghiệp Tinh dầu hồn họp chất hữu tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng, nhiệt độ thường hầu hết tinh dầu the lỏng, có khối lượng riêng bé (trừ vài tinh dầu que, đinh hương ), không tan nước tan ít, lại hịa tan tốt dung mơi hữu ancol, ete, chất béo Tinh dầu bay với nước, có vị cay ngọt, nóng bỏng có tính sát trùng mạnh Tinh dầu có hai loại: Nguyên chất tinh dầu hồn hợp - - Tinh dầu ngun chất: Hồn tồn khơng có độc tố khơng có chất bảo quản hóa học nên an toàn cho người sử dụng mang lại kết nhanh điều trị Tinh dầu xuất phát từ nhiều quốc gia Một nhà cung cấp tinh dầu Việt Nam công ty Tinh Dầu Thiên Nhiên Tinh dầu không nguyên chất: Được pha trộn với loại tinh dầu khác Thành phần hóa học tinh dầu gồm tecpen dần xuất chứa oxi tecpen (như ancol, anđehit, xeton, ete ) Mặc dù có nhiều cấu tử thường vài cấu tử có giá trị có mùi đặc trưng cho tinh dầu Phương pháp phổ biến đe tách tinh dầu từ cỏ chưng cất lôi nước Neu chất tinh dầu bị phân hủy chưng cất lôi nước người ta sử dụng phương pháp chiết dung mơi hữu (ví dụ ete dầu hỏa, benzen ) mặt thực hành tinh dầu có the xem “một hồn hợp thiên nhiên có mùi, phần lớn có nguồn gốc từ thực vật”, có so nguồn gốc từ động vật Tinh dầu phân bố rộng hệ thực vật, đặc biệt tập trung so họ họ hoa tán, họ cúc, họ hoa môi, họ long não, họ sim, họ cam, họ gừng Tinh dầu chiết từ phận cánh hoa, lá, cành, rễ, vỏ trái, hạt, Tinh dầu chứa thực vật có thành phần khơng ổn định Hàm lượng tinh dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống, di truyền, đất trồng, phân bón, thời tiết, ánh sáng, thời điếm thu hoạch Trong phận hàm lượng tinh dầu khác nhau, cần phải hiếu biết đe xác định thời gian thu hái cho hàm lượng tinh dầu nhiều chất lượng tot Tinh dầu sản phấm cuối trình trao đối chất không sử dụng trở lại cho hoạt động sống Thành phần tinh dầu quýt nhóm terpene, với số họp chất khác nhóm Sesquiterpene, có số họp chất chứa oxy (alcohyd, aldehyd, este) 1.3 TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ HĨA HỌC CỦA TINH DẦU 1.3.1 Tính chất vật lý thường, tinh dầu thể lỏng, trừ số trường hợp đặc biệt menthol, camphor the rắn Tinh dầu gần không tan nước dễ bay hơi, có the tách thu tinh dầu phương pháp chưng cất lôi nước Tinh dầu tan nước, tan tot cồn dung môi hữu cơ, loại dầu mỡ, tan phần dung dịch kiềm, Đa số tinh dầu khơng có màu màu vàng nhạt, số tinh dầu có màu, tinh dầu quế có màu nâu sẫm, tinh dầu thymus có màu đỏ Tinh dầu thường có vị cay hắc Tỷ trọng tinh dầu thường khoảng 0,80 - 0,95, có số tinh dầu nặng nước tinh dầu đinh hương, tinh dầu quế Tỷ trọng thay đoi theo thành phần hóa học Neu tinh dầu có thành phần chủ yếu hydrocarbon tecpenic tỳ trọng thấp, tinh dầu có họp chất chứa oxi nhân thơm tỷ trọng cao nhiệt độ Tinh dầu thường có số khúc xạ vào khoảng 1,45 - 1,56 Chỉ số khúc xạ cao hay thấp tùy theo thành phần chất chứa tinh dầu no, không no nhân thơm Neu tinh dầu có nhiều thành phần có nhiều nối đơi có số khúc xạ cao Chỉ số khúc xạ bị ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ Khi đo số khúc xạ nhiệt độ khác cho kết khác nhau, nhiệt độ lớn số khúc xạ biến thiên theo hướng giảm ngược lại Góc quay cực (a)D tinh dầu thể khả hòa tan cùa tinh dầu loại dung mơi, (a)D lón có the hịa tan tốt dung mơi phân cực, ngược lại (a)D bé hịa tan tốt dung môi không phân cực Nhiệt độ ảnh hưởng tới góc quay cực, nhiệt độ đo góc quay cực tăng góc quay cực tăng theo ngược lại Vì tinh dầu hồn hợp nên khơng có nhiệt độ sôi định Điếm sôi tinh dầu thay đối tùy theo thành phần hợp chất Ví dụ, họp chất tecpen có điểm sơi 150-160°C, hợp chất sesquitecpen có điểm sơi cao khoảng 250-280°C, cịn họp chất polytecpen có điểm sơi 300°C Từ đó, ta tách riêng thành phần khác tinh dầu phuơng pháp chưng cất phân đoạn Khi hạ nhiệt độ số tinh dầu có the kết tinh tinh dầu hồi, tinh dầu bạc hà, tinh dầu xá xị 1.3.2 Tính chất hóa học Dưới ảnh hưởng nhiệt độ, ánh sáng, không khí, nước, tinh dầu dề bị oxi hóa có the bị nhựa hóa phần Ancol tinh dầu bị oxi hóa biến thành anđehit, anđehit biến thành axit Các họp chất có nối đơi dễ bị oxi hóa tham gia vào phản ứng cộng họp Các họp chất xeton anđehit dễ bị ancol hóa tạo nhựa có mặt kiềm Nhiều thành phần có nhóm chức khác tham gia phản ứng hóa học, làm thay đổi tính chất tinh dầu 1.4 NGHIÊN CỬU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.4.1 Nghiên cứu nước Trong năm gần đây, nhừng thực vật có chứa họp chất thơm hay chiết xuất chúng ý quan tâm nhiều nhà nghiên cứu người sử dụng chúng có tác dụng sinh học liên quan đến an toàn sức khỏe phát trien the chất cho người sử dụng [1-4] Những tính chất có thành phần tinh dầu thành phần chuyển hóa thứ cấp có thực vật [4-5] Tinh dầu chiết xuất từ nhiều loại thực vật khác khơng có riêng hoa mà loại thảo dược, cối số loại nguyên liệu thực vật khác Ước tính giới có khoảng 300 000 lồi thực vật 10% số chiết xuất thành tinh dầu sử dụng nguồn nguyên liệu cho việc tạo sản phẩm Trong công nghiệp, tinh dầu thường chiết xuất từ tươi làm khô phần phương pháp chưng cất thuỷ phân cách biến Sử dụng chiết xuất từ thực vật thảo mộc phần thị trường cạnh tranh chúng ảnh hưởng không nhở đến thị trường thuốc, thức ăn, mỹ phẩm nước hoa Châu Á nơi thuận lợi cho việc phát triên tinh dầu Đứng đầu Trung Quốc Án Độ, sau Indonesia, Sri Lanka Việt Nam Tinh dầu ăn trái có múi họ Citrus có thành phần limonene chất chống oxy hóa [5-6] Các đặc tính kháng khuấn tinh dầu cơng nhận nhiều kỷ, với nhu cầu ngày tăng từ thay đoi xu hướng tiêu dùng tăng phân lập mầm bệnh kháng kháng sinh, cần phải tìm chất diệt khuấn dựa hóa chất Tinh dầu từ loại ăn trái có múi họ Citrus không để sử dụng thực phẩm mà cịn cơng nhận an tồn có tác dụng ức chế dạng dầu trực tiếp chống lại loạt vi khuẩn Gram dương Gram âm Nhóm loại dầu có the cung cấp chất chống khuẩn tự nhiên mà ngành công nghiệp thực phàm yêu cầu phải Công nghệ cao - Trường Đại Học Nguyễn Tất Thành (Số 331 Quốc lộ 1, phường An Phú Đông, quận 12, TP.HCM) 13 CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 CÁC THƠNG SĨ ẢNH HUỞNG ĐÉN Q TRÌNH CHUNG CẤT TINH DẦU 3.1.1 Ảnh hưởng công suất gia nhiệt Trong số thơng số ảnh hưởng đến q trình chưng cất tinh dầu, nhiệt độ coi yếu tố ảnh hưởng Cơng suất gia nhiệt tối thiếu cho thí nghiệm cơng suất thấp nhất, nước đạt đến điếm sơi (tức 170W) Mặt khác, công suất cao cho thí nghiệm cơng suất tối đa khơng có ảnh hưởng bất lợi đến hiệu suất chất lượng tinh dầu chiết xuất (tức 238 W) Do đó, thay đổi hiệu suất tinh dầu vỏ quýt 90 phút chiết xuất quan sát công suất khác (170, 204 238 W), tỷ lệ nước-nguyên liệu không đổi mức 3: mL/g (được nghiên cứu trước tinh dầu ăn trái có múi [32], [33]) Ket cho thấy công suất gia nhiệt cao hơn, tốc độ chiết xuất nhanh so với công suất gia nhiệt thấp hơn, tổng lượng tinh dầu vỏ quýt gần không đổi (Hiệu suất thấp đạt công suất tối đa hiệu suất cao đạt công suất tối thiêu trung bình; Hình 3.1) Ngồi ra, công suất gia nhiệt tối thiểu hiệu suất tinh dầu theo thời gian thấp mức 204w 238w, truyền nhiệt bề mặt lõi bình chứa mầu nước chậm so với công suất khác Mặt khác, truyền nhiệt chậm có the ảnh hưởng đến q trình hình thành dần đến việc chiết xuất khơng hồn toàn hiệu suất thấp Ket cung cấp chứng cho thấy hiệu suất chiết 170 w, 204 w gần tương đương với 238 w 70 phút Tuy nhiên, sau 70 phút, hiệu suất khơng tăng có xu hướng giảm q trình chiết xuất 238 w Tinh dầu thu 238 w sau 70 phút có the giải thích cách phân hủy mầu kết trình gia nhiệt nhanh thời gian dài 14 3.5 Ô 3.0 - 2.5- △ □ 2.01.5- ° 8 △ o △ □ o △ △ □ o 1.0- 170 w 204 w 238 w 0.5- 0.0 -p—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I— 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (phút) Hình 3.1 Hiệu suất tinh dầu thu sau trình chưng cat công suất khảo sát khác (tỷ lệ nước nguyên liệu không đôi 3:1 mL/g) 3.1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nước nguyên liệu Một thông số quan trọng khác ảnh hưởng đến trình chưng cất lôi nước tỷ lệ nước nguyên liệu, lượng nước lượng vỏ quýt (g) Dựa nghiên cứu trước tinh dầu vỏ trái [31], tỷ lệ nước nguyên liệu tốt thường 3: mL / g, khoảng tỷ lệ nước- nguyên liệu cho thí nghiệm xác định theo cách bao gồm tỷ lệ đề cập Mặt khác, tỷ lệ giới hạn cùa thí nghiệm (2: 4: mL/ g) chọn đế nước bao phủ mầu đe bảo vệ khỏi bị cháy khơng làm tràn bình Do kết nghiên cứu cho thấy 204W công suất làm nóng tối ưu Do đó, ảnh hưởng tỷ lệ nước đến nguyên liệu nghiên cứu công suất gia nhiệt không đoi 204 w 90 phút Ket cho thấy, giới hạn tỷ lệ tỷ lệ (nghía 2: mL/ g 4: IĨ1L/ g) dần đến hiệu suất tinh dầu thấp so với tỷ lệ nước nguyên liệu (tức 3: mL/ g; Hình 3.2) Hiệu suất thấp tinh dầu nước nguyên liệu có tỷ lệ thấp (2: mL/ g) giải thích thực tế khơng có đủ nước đe bảo vệ vỏ quýt khỏi bị cháy nóng Đối với nước cao (tức 4: mL/ g) Hiệu suất thấp có the giải thích nhiệt bị lãng phí đun nóng nước thay đun nóng mẫu Ngồi ra, hiệu suất thấp có the giải thích hiệu ứng thủy phân [34] 15 4.5 □ 4.0 - □ o o □ 3.5 - □ o △ ‘ỌK □ Ọ △ Ọ △ △ 2:1 mưg □ 3:1 mưg o 4:1 mưg 10- 0.5 0.0 -p—I—I—■—I—>—I—I—I—■—I—I—I—I—I—>—I—I—I—I— 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (phút) Hình 3.2 Hiệu suất tinh dầu thu sau trình chưng cất tỷ lệ nước nguyên liệu khác (Công suất gia nhiệt không thay đoi 204W) Các phát cho thấy lượng nước phải đủ đế bao phủ toàn mầu thực vật đế bảo vệ khởi xuống cấp nhiệt độ cao Theo kết quả, tỷ lệ tốt nước nguyên liệu 3: mL/ g, nước bao phủ hồn tồn mầu bảo vệ mẫu khơng bị thối hóa 3.1.3 Ảnh hưởng thịi gian chiết tách Một thơng số quan trọng khác quy trình chưng cất lơi hoi nước thời gian chiết Thời gian chiết xuất phải đủ dài đế chiết xuất tất loại tinh dầu có từ ngun liệu Thời gian q trình khai thác khác tùy thuộc vào loại nguyên liêu thiết bị chiết suất khác Đe tìm thời gian chiết xuất thích hợp đe chiết xuất tinh dầu vỏ quýt, hiệu suất tinh dầu thời gian chiết xuất sàng lọc đo từ bắt đầu đến kết thúc q trình, khơng thấy gia tăng hiệu suất tinh dầu (hình 3.1, 3.2) Hiệu suất tinh dầu vỏ quýt tăng từ (lúc đầu), lên khoảng (mL/ g) sau khoảng 70-80 phút Vì, hiệu suất tinh dầu khơng tăng sau 90 phút, trình chiết xuất coi thực sau 90 phút Do đó, chọn hình 3.1, hiệu suất cao cùa tinh dầu vỏ quýt chiết xuất sau khoảng 80 phút, lượng tinh dầu đạt đến giai đoạn ổn định 3.2 MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA Q TRÌNH CHIẾT SUẤT TINH DẦU Như đề cập trước đó, nay, chưa có nghiên cứu mơ hình động học tối ưu hóa việc chiết xuất tinh dầu từ vỏ quýt phương pháp chưng cất lơi nước Do đó, nghiên cứu đánh giá việc chiết xuất động học tinh dầu từ vỏ qt mơ hình rửa khuếch tán đồng thời, mơ hình động học bậc 16 Hiệu suất tinh dầu vỏ quýt giai đoạn chiết xuất đuợc quan sát công suất khác (ví dụ 170, 204 238 W; hình 3.1) tỷ lệ nước với nguyên liệu (nghía 2: 1,3: 4: mL / g; hình 3.2) Như mơ tả hình 3.1 3.2, hiệu suất tinh dầu tăng theo thời gian Dạng tuyến tính phương trình so với thời gian sử dụng đe xác minh mơ hình động học đề xuất chế chiết suất tinh dầu (Hình 3.33.6) Các tham so mơ hình động học tính tốn phương pháp hồi quy tuyến tính (Bảng 3.1 3.2) Ket cho thấy so với mơ hình động học bậc (Hình 3.3 3.4), mơ hình khuếch tán khơng co định (Hình 3.5 3.6) mơ tả tốt cho q trình trích ly tương quan mạnh với kết thí nghiệm (R2 cao Bảng 3.1 3.2) Do mơ hình khuếch tán khơng cố định (cho thấy phù hợp với kết thỉ nghiệm, hai kết luận có the đưa Đầu tiên, động học tinh dầu chiết xuất từ vỏ quýt mô tả mơ hình hai tham số khuếch tán trạng thái không ổn định thông qua nguyên liệu Thứ hai, mơ hình động học đế chiết xuất tinh dầu phương pháp chưng cất lôi nước bao gồm hai giai đoạn rửa khuếch tán Hình 3.3 Mơ hình động học q trình chiết xuất tinh dầu vỏ quýt công suất gia nhiệt khác 17 0.4 Thời gian (phút) Hình 3.4 Mơ hình động học trình chiết xuất tinh dầu vỏ quýt tỉ lệ nước: nguyên liệu khác Rửa (tức trình chưng cất dầu nhanh) đề cập đến giai đoạn, tinh dầu rửa từ bên gần bề mặt bên nguyên liệu Giai đoạn rửa đặc trưng gia tăng nhanh chóng hiệu suất tinh dầu vào lúc bắt đầu trình chiết xuất Khuếch tán đề cập đến việc chưng cất tinh dầu chậm Trong giai đoạn khuếch tán, tinh dầu khuếch tán từ phận bên nguyên liệu bề mặt bên ngồi sau theo sau trình chưng cất Giai đoạn khuếch tán đặc trưng gia tăng theo cap số nhân hiệu suất tinh dầu trình chưng cất [35] Lúc đầu, hiệu suất tinh dầu vỏ quýt tăng nhanh (tức giai đoạn chưng cất tinh dầu nhanh) sau đó, tốc độ chưng cất tinh dầu chậm lại đạt hiệu suất tinh dầu gần khơng đoi (nghía giai đoạn chưng cất tinh dầu chậm) Như thấy bảng 3.1 3.2, với gia tăng công suất chiết (từ 170 đến 204 W) tỷ lệ nước nguyên liệu (từ 2: đến 4: mL / g), hai chuyến hệ số động học (tức b k) mơ hình khơng cố định tăng Ket cung cấp chứng với công suất chiết cao hon tỷ lệ cao hơn, tinh dầu rửa khuếch tán từ tinh dầu vỏ quýt nhanh dề dàng Mức độ chiết xuất tinh dầu cao điều kiện có the tính cho gia tăng độ khuếch tán động lực cùa chất tan (tinh dầu) nước (dung môi) 18 Thời gian (phút) Hình 3.5 Mơ hình động học rửa khuếch tán khơng cố định q trình chiết tách tinh dầu vỏ qt cơng suất gia nhiệt khác Hình 3.6 Mơ hình động học rửa khuếch tán đồng thời trình chiết tách tinh dầu vỏ quýt tỉ lệ nước: nguyên liệu khác 19 Bảng 3.1 Giá trị cùa thông số động học cơng suất khác Cơng suất gia Mơ hình động học bật Mơ hình khuếch tá]11 khơng cố định nhiệt (%) kCmin"1) 50 60 70 , ■ ’ (mL/g) SESb* RSSa* k(min-1) 0.040 0.028 0.86663 0.86632 0.00586 0.046 0.0568 0.98358 0.12663 0.00224 0.056 0.0662 0.98511 0.10875 0.00279 Bảng 3.2 Giá trị thông sô động học đôi với tỷ lệ Mơ hình khch tán khơng co định k(min_1) 2:1 3:1 4:1 R2* b b R 2* RSSa* SESb* R2* RSSa* SESb* 0.010 0.7401 0.16821 0.0020 0.008 0.8406 0.05942 0.0012 0.008 0.6304 0.17021 0.0020 nước: nguyên liệu khác Mơ hình động học bật nhât k(min-1) R2* RSSa* SESb* 0.038 0.081 0.97606 0.12939 0.00227 0.014 0.75066 0.37260 0.00298 0.3299 0.038 0.001 0.93912 0.00362 0.011 0.84600 0.11373 0.09260 0.05 0.064 0.95846 0.25411 0.00426 0.010 0.73401 0.18982 0.00213 Do hệ sô chưng cât chậm nhanh (k b) bị ảnh hưởng tỷ lệ công suât tỉ lệ, nên cho thấy mơ hình khơng cố định giải thích q trình trích ly Ngồi ra, chế chưng cất tinh dầu từ vỏ quýt coi bao gồm hai phần: thứ nhất, chưng cất nhanh thành phần tinh dầu dề bay gần vỏ bề mặt thứ hai, chưng cất chậm khuếch tán qua vỏ sau chưng cất tinh dầu từ bề mặt bên chúng [36] Dựa chế này, việc chưng cất tinh dầu q trình chưng cất lơi nước mơ tả thành cơng mặt tốn học cách sử dụng mơ hình khuếch tán trạng thái không on định qua nguyên liệu thực vật Tỷ lệ nước chưng cất lôi nước đến nguyên liệu cải thiện khuếch tán thành phần tinh dầu qua vỏ nhiều so với chưng cất tinh dầu nhanh Nhiệt bên yếu tố định ảnh hưởng đến người chưng cất ban đầu, trình gia cơng Cả tốc độ chưng cất ban đầu hiệu suất tinh dầu vỏ quýt tăng với tốc độ chưng cất Tốc độ chưng cất tinh dầu nhanh tăng hiệu suất tinh dầu giảm phần với yếu tố ngày tăng Do đó, tỷ lệ chưng cất lơi nước tối ưu tỷ lệ nước nguyên liệu cho đơn vị chưng cất lôi nước xác định phân tích kinh tế kỷ thuật 3.3 THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA TINH DẦU Thành phần hóa học của tinh dầu vỏ quýt xác định cách đo sắc kí khí phối phổ (GC-MS) Tổng cộng có 15 thành phần dề bay tinh dầu vỏ quýt tỷ lệ tương đối chúng tinh dầu chiết xuất xác định liệt kê bảng 3.3 Các hợp 20 chất liệt kê xác định cách so sánh phổ khối lượng thời gian lưu GC với thư viện phổ chuẩn Hầu hết thành phần tìm thấy terpen, đặc biệt monoterpen seequiterpen Đỉnh phổ biến biếu đồ sắc độ tinh dầu vỏ quýt so lượng toi đa 11.862 phút, chiếm nong độ cao cùa limonene (88,637%), Germacrene D (4,451%), p-Edudesmol (1,034%) Theo bảng 3.3, thành phần tinh dầu vỏ quýt hydrocarbon monoterpenes, bao gồm limonene (88,637%), pMyrcene (0,779%), Pinene (0,38%), IR-a-Pinene (0,222%) chiếm 90,088% tổng lượng tinh dầu Hàm lượng sesquiterpene quan sát 5,262% tong so tinh dầu, chủ yếu với Gennacrene D (4,451 %) Limonene (hợp chất chính) báo cáo loại thuốc trừ sâu, độc hại với bọ chét mèo có the đóng vai trị việc chống lại thực vật chống lại công côn trùng, ứng dụng Limonene phổ biến chất bố sung che độ ăn uống thành phần hương liệu cho sản phẩm mỹ phẩm, thành phần hương liệu cho sản phàm mỹ phấm, sản xuất polyme chất kết dính [37], [38] Một hợp chất khác, p-Myrcene hydrocarbon hữu tự nhiên olefinic Theo Amo Behr & Leif Johnen [39] Myrcene hóa chất tự nhiên hóa học bền vừng Hơn nữa, Mycrene chất trung gian quan trọng sử dụng ngành công nghiệp nước hoa Ngoài ra, a-Pinene chất chống viêm dường chất chống vi trùng [40] Bên cạnh đó, thành phần noi bật dầu, este terpene (geranyl acetate) có the truyền đạt nốt hương tươi, trái màu xanh So với nghiên cứu trước dầu vỏ caligonin, Manuel G Moshonas Philip E Shaw [41] thành phần tinh dầu vỏ quýt limonene thành phần thứ hai là-Pinene L CuevasGlory et al [42] xác định thành phần tinh dầu vỏ quýt chiết xuất với hexane limone họp chất thứ hai là-Myrcene linalool Ngoài ra, Cheong cộng [43] xác định thành phần dầu vỏ caligonin phân lập với hexane limonene họp chất thứ hai -myrcene, -pinene, linalool a- pinene Thành phần hợp chất dễ bay tinh dầu có the bị ảnh hưởng yếu to mơi trường, thời gian q trình chiết xuất tùy thuộc vào đặc điểm địa lý khu vực Đây nguyên nhân thành phần khác tinh dầu, đặc tính tinh dầu vỏ quýt không thay đổi Bảng 3.3 Bảng thành phần hóa học tinh dầu vỏ quýt Mũi R T Thành phần Công thức Phần trăm (%) 7.230 9.039 9.907 11.862 26.481 IR-a-Pinene p-Pinene p-Myrcene D-Limonene Delta-Elemene CioHió CioHió CioHió CioHió C15H24 0.292 0.38 0.779 88.637 0.435 21 Geranyl acetate p-Elemen Germacrene D p-Selinene Bicyclogermacren Elemol undetermined y-Eudesmol p-Edudesmol a-EudesmoI 28.06 28.217 30.800 30.936 31.218 32.494 33.926 34.136 34.460 34.512 10 11 12 13 14 15 0.347 0.265 4.451 0.352 0.394 0.834 0.122 0.842 1.034 0.835 C12H20O2 C15H24 C15H24 C15H24 C15H24 C15H26O C15H26O C15H26O C15H26O 34 46 6000000 5000000 - 0) o c 4000000 - 0) ■D c □ 3000000 - 2000000 - 1000000- 34 46 34 46 01 34 46 ■ ‘Í 10 20 30 Retention time (min) Hình 3.7 Biểu đồ GC-MS tinh dầu vỏ quýt 22 “I 40 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYÊN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, mô hình động học chiết xuất tinh dầu từ vỏ quýt sử dụng phương pháp chưng cất lôi nước nghiên cứu để hiểu chế chiết xuất đe xác định điều kiện tối ưu Ket cho thấy mơ hình khuếch tán khơng cố định bao gom hai giai đoạn rửa khuếch tán mô tả rõ việc chiết xuất tinh dầu từ vỏ quýt Với số tốc độ 0.038 phút'1 với hệ số xác định (R2) 0.93912 Cả tốc độ chưng cất lôi nước tỷ lệ nước với nguyên liệu xác định yếu tố ảnh hưởng ảnh hưởng đến thời gian chiết suất hiệu suất Hiệu suất cao tinh dầu vỏ quýt chiết xuất công suất 204 w, tỷ lệ 3: mL/g khoảng 80 phút Ngoài ra, lần sử dụng GCMS, 15 thành phần hóa học tinh dầu lột calnhoin xác định Trong số thành phần này, limonene thành phần chiếm ưu cao Phương trình động học sử dụng cho trình chiết tinh dầu vỏ quýt theo mơ hình khuếch tán khơng cố định sau: = (1 - 0.001) e-0'038^ (7)