Nghiên cứu sử dụng tinh dầu cam, bưởi xử lý rác thải xốp Trần Thị Phả và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14) 71 76 71 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TINH DẦU CAM, BƯỞI XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP Trần Thị Phả*, Vũ Vă[.]
Trần Thị Phả Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 71 - 76 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TINH DẦU CAM, BƯỞI XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP Trần Thị Phả*, Vũ Văn Biển, Nguyễn Thị Hảo, Hứa Văn Đáo, Vương Văn Ánh Trường Đại học Nông Lâm - ĐH Thái Ngun TĨM TẮT Trung bình chưng cất 10kg ngun liệu vỏ cam, bưởi thể tích tinh dầu thu là: 249,7ml 220ml Thể tích tinh dầu tối ưu 10ml để xử lý 5g xốp, thời gian trung bình để xử lý tinh dầu cam 4,18 phút tinh dầu bưởi 4,79 phút Tinh dầu sau xử lý xốp thu hồi tới 95% đến 96% tái sử dung Vì vậy, sử dụng tinh dầu để xử lý xốp phế thải thay cho acetone mở một hướng đầy triển vọng lĩnh vực môi trường hiệu xử lý xốp cao, tiết kiệm, tái thu hồi, đặc biệt không ảnh hưởng tới môi trường sức khỏe người Từ khóa: Chưng cất, tinh dầu cam bưởi, xử lý xốp ĐẶT VẤN ĐỀ* Từ xa xưa, người ta biết đến công dụng làm đẹp chăm sóc sức khoẻ tinh dầu bưởi, cam biết tinh dầu cịn có khả xử lý xốp – loại chất thải khó bị phân huỷ điều kiện bình thường Nghiên cứu tiến hành nhằm mục đích nghiên cứu khả xử lý xốp tinh dầu cam, bưởi NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu cam, bưởi - Tinh dầu từ vỏ bưởi Nội dung nghiên cứu các tiêu theo dõi - Theo dõi đánh giá trình xử lý xốp tinh dầu bưởi, cam acetone - So sánh khả xử lý xốp tinh dầu với acetone Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp Thu thập tài liệu, số liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu Phương pháp kế thừa: Kế thừa tham khảo kết đạt báo cáo, đề tài có liên quan đến vấn đề nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp * Tel: Phương pháp chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi, cam: Sử dụng phương pháp chưng cất lơi nước khơng có nồi riêng Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thực thí nhiệm xử lý xốp tinh dầu cam, bưởi so sánh với acetone Phương pháp xử lý số liệu Số liệu tổng hợp, phân tích xử lý phần mềm MS Excel SAS 9.0 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Quy trình chưng cất tinh dầu Cơng đoạn q trình chưng cất tinh dầu cam, bưởi B1: Chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu dùng để chưng cất vỏ cam, bưởi Mỗi mẻ chưng cất cần khoảng 10kg nguyên liệu nghiền nhỏ nhằm mục đích giải phóng tinh dầu khỏi mơ để chưng cất tinh dầu dễ thoát ra, từ rút ngắn thời gian chưng cất đạt hiệu cao B2: Ngâm nguyên liệu: Nguyên liệu ngâm vào dung dịch NaCl (10%) Công đoạn làm cho tinh dầu thẩm thấu từ túi tiết bên ngồi, giúp cho q trình chưng cất tinh dầu triệt để B3: Nạp liệu: Nguyên liệu nạp vào thiết bị chứa hệ thống vỉ đỡ để ngăn cách với lớp nước bên đáy nồi Nguyên liệu chứa thiết bị không vượt q 85% dung tích thiết bị Khơng nạp nguyên liệu 71 Trần Thị Phả Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ chặt làm cho khó phân phối tồn khối ngun liệu không lỏng, xốp làm cho dễ dàng theo chỗ rỗng mà khơng tiếp xúc với tồn khối ngun liệu 128(14): 71 - 76 dịch ngưng nằm khoảng 30 - 400C dịch ngưng q nóng làm bay tinh dầu B5 Tháo bả: Sau chưng cất xong cần tắt lửa, để nguội 15 - 30 phút, mở nắp tháo bã, sau dùng nước vệ sinh thiết bị B4: Chưng cất: Khi bắt đầu chưng cất cần cung cấp nhiệt lượng lớn để làm sôi nước chưng cất Sau hạ nhiệt độ, trì nước nhiệt độ sơi nhiệt độ cao tinh dầu dễ dàng bị phân hủy Vì vậy, cần theo dõi đồng hồ đo nhiệt độ nồi trì mức 951000C Khi sơi, nước kéo theo tinh dầu, hỗn hợp dẫn vào hệ thống làm lạnh, ta thu hỗn hợp nước, tinh dầu vào bình thủy tinh Cần điều chỉnh nhiệt độ B6 Tách tinh dầu: Do có tỉ trọng nhỏ hơn, tinh dầu nên Vì hút tinh dầu cách dễ dàng Tinh dầu cam, bưởi cần bảo quản chai lọ có màu, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng, không Kết chưng cất tinh dầu Kết chưng cất tinh dầu cam, bưởi thể bảng 1: Bảng 1: Kết chưng cất tinh dầu cam, bưởi Chỉ số khảo nghiệm TT ĐV tính Kết mẻ khảo nghiệm Lần Lần Lần Trung bình Khối lượng vỏ bưởi kg 10 10 10 10 Lượng nước cho vào nồi lít 4 4 Thời gian đạt sơi phút 35 35 35 35 Thời gian cất kiệt phút 180 180 180 180 Nhiệt độ chưng cất C 95 - 100 95 - 100 95 - 100 95 - 100 Lượng than tiêu thụ viên 3 3 o VTD bưởi ml VTD cam 235 210 250 215 256 220 243 249,7 Qua bảng số liệu ta thấy, chưng cất 10kg nguyên liệu vỏ cam 10kg vỏ bưởi điều kiện lượng tinh dầu thu vỏ cam nhiều so với vỏ bưởi Trung bình chưng cất 10kg vỏ cam ta thu 249,7ml tinh dầu nhiều 29,7ml so với vỏ bưởi Kết xử lý xốp tinh dầu Kết xử lý xốp tinh dầu bưởi Kết xử lý xốp tinh dầu bưởi thể bảng đây: Bảng 2: Kết xử lý xốp tinh dầu bưởi CT1: 5ml CT2: 10ml CT3: 15ml LSD0.05 Thời gian xử lý hoàn toàn (phút) Nhắc lại Nhắc lại Nhắc lại 13,5 12,75 13,05 4,8 4,93 4,63 4,08 4,2 4,05 Thời gian xử lý trung bình (phút) 13,10 ± 0,38a 4,79 ± 0,15b 4,11 ± 0,08c 0,48 Ghi chú: Các số a, b, c (theo cột) khơng có sai khác có ý nghĩa độ tin cậy 95% Lượng tinh dầu (ml) - Ở CT1: Thời gian cần thiết để xử lý hoàn toàn 5g xốp lần nhắc lại 13,3 phút; 12,75 phút 13,05 phút Thời gian xử lý trung bình đạt 13,10 phút Tốc độ xử lý CT1 chậm phải tiến hành đảo trộn liên tục 72 Trần Thị Phả Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 71 - 76 - Ở CT2: Khi tăng thể tích tinh dầu bưởi lên 10ml để xử lý 5g xốp thời gian cần thiết để xử lý hồn tồn lượng xố giảm đáng kể so với CT1 lần nhắc lại 4,8 phút; 4,93 phút 4,63 phút Thời gian xử lý trung bình đạt 4,79 phút - Ở CT3: Tiếp tục tăng thể tích tinh dầu lên 15ml để xử lý 5g xốp ta thấy thời gian cần thiết để xử lý hoàn toàn lượng xốp có giảm so với CT2 lần nhắc lại không đáng kể 4,08 phút; 4,2 phút 4,05 phút Thời gian xử lý trung bình đạt 4,11phút Kết xử lý xốp tinh dầu cam Bảng 3: Kết xử lý xốp tinh dầu cam Lượng tinh dầu (ml) CT1: 5ml CT2: 10ml CT3: 15ml LSD0,05 Thời gian xử lý hoàn toàn (phút) Nhắc lại Nhắc lại Nhắc lại 8,83 8,63 8,75 4,25 4,1 4,2 3,58 3,03 3,75 Thời gian xử lý trung bình (phút) 8,74 ± 0,1a 4,18 ± 0,08b 3,45 ± 0,38c 0,46 Ghi chú: Các số a, b, c (theo cột) sai khác có ý nghĩa độ tin cậy 95% Qua bảng số liệu ta thấy: - Ở CT1: sử dụng ml tinh dầu cam để xử lý 5g xốp thời gian cần thiết để xử lý hoàn toàn điều kiện đảo trộn liên tục lần nhắc lại 8,83 phút; 8,63 phút 8,75 phút Thời gian xử lý trung bình đạt 8,74 phút - Ở CT2: tăng thể tích tinh dầu cam lên 10ml để xử lý 5g xốp thời gian cần thiết để xử lý hồn tồn lượng xốp giảm đáng kể so với CT1ở lần nhắc lại 4,25 phút; 4,1 phút 4,2 phút Thời gian xử lý trung bình đạt 4,18 phút - Ở CT3: Tiếp tục tăng thể tích tinh dầu lên 15ml để xử lý 5g xốp ta thấy thời gian cần thiết để xử lý hồn tồn lượng xốp giảm nhẹ so với CT2 lần nhắc 4,08 phút; 4,2 phút 4,05 phút Thời gian xử lý trung bình đạt 4.11phút * Nhận xét: - Khi cho thể tích tinh dầu bưởi cam để xử lý khối lượng xốp định thời gian xử lý xốp tinh dầu bưởi lớn nhiều so với tinh dầu cam Điều chứng minh khả xử lý xốp tinh dầu cam tốt bưởi - Trong CT thí nghiệm sử dụng mức tinh dầu cam, bưởi khác 5ml, 10ml 15 ml để xử lý lượng xốp 5g CT2 (10ml tinh dầu xử lý 5g xốp) mang lại hiệu tối ưu thời gian lượng tinh dầu cần thiết để xử lý xốp vì: + Ở CT1: Thời gian cần thiết để xử lý hoàn toàn xốp lớn nhiều so với CT2 q trình phải tiến hành đảo trộn liên tục + Ở CT3: Tuy thời gian xử lý xốp rút ngắn không đáng kể mà lượng tinh dầu sử dụng lại lớn 33.33% so với CT2 Vì CT gây lãng phí lượng tinh dầu đáng kể - Kết lý xốp loại tinh dầu cam bưởi tốt, thời gian xử lý kéo dài vài phút, hiệu xử lý tương đối cao Điều quan trọng tinh dầu hợp chất tự nhiên, không gây độc hại tới sức khỏe người có lợi cho mơi trường sinh thái So sánh khả xử lý xốp tinh dầu acetone Để so sánh khả xử lý xốp mức tối ưu tinh dầu (10ml/5g xốp) so với acetone, sử dụng 10ml acetone để xử lý 5g xốp, kết xử lý thể bảng số liệu sau: 73 Trần Thị Phả Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 128(14): 71 - 76 Bảng 4: Kết xử lý xốp acetone tinh dầu cam bưởi Lần nhắc lại Nhắc lại Nhắc lại Nhắc lại Trung bình Thời gian xử lý (phút) Cam 4,25 4,1 4,2 4,18 Acetone 2,23 2,25 2,33 2,27 Bưởi 4,8 4,93 4,63 4,79 Bảng 5: Kết thí nghiệm chưng cất thu hồi tinh dầu sau xử lý xốp TT Chỉ số khảo nghiệm Khối lượng xốp Thể tích tinh dầu sử dụng Lượng nước cho vào Thời gian sơi Thời gian kết thúc thí nghiệm Lượng tinh dầu thu ĐV tính g ml ml phút phút ml * Nhận xét: Qua trình nghiên cứu, phân tích khả xử lý xốp loại nguyên liệu là: tinh dầu bưởi, tinh dầu cam acetone ta thấy: - Thời gian trung bình để xử lý hoàn toàn 5g xốp acetone 2.27 phút, đó, tinh dầu cam phải tới 4.18 phút tinh dầu bưởi 4.79 phút Qua ta thấy Acetone có khả xử lý xốp tốt so với loại tinh dầu - Hiệu xử lý xốp acetone cao lại hóa chất độc hại, nồng độ acetone khơng khí q cao, cần hít thở thời gian ngắn gây ảnh hưởng tới sức khỏe ói mửa, dị ứng da Với nồng độ nhỏ (500-1000ppm) acetone gây kích thích niêm mạc mũi, họng, thở chậm, khó thở… Nếu bất cẩn vào mắt gây tổn thương giác mạc, ngứa, chảy nước mắt Vì vậy, việc sử dụng acetone xử lý tái chế xốp cịn hạn chế chi phí cao acetone hóa chất độc hại cho người sinh vật Kết khảo nghiệm Lần Lần Lần 10 10 10 20 20 20 50 50 50 12 13 11 60 60 60 19 19.25 19.1 Trung bình 10 20 50 12 60 19.12 thường, chúng tơi làm thí nghiệm phịng thí nghiệm khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên để chứng minh sau: Chuẩn bị nguyên liệu, dụng cụ + Dụng cụ: cân, đèn cồn, hệ thống làm lạnh dịch ngưng, giá đỡ, bình tam giác… + Nguyên liệu: xốp thải, tinh dầu bưởi, nước Các bước tiến hành: B1: Cân 10g xốp cho vào bình tam giác sử dụng 20ml tinh dầu để xử lý chúng Cho thêm vào hỗn hợp 50ml nước B2: Lắp đặt hệ thống thí nghiệm thu hồi lượng tinh dầu B3: Sử dụng đèn cồn đun hỗn hợp tinh dầu, xốp nước Khi bắt dầu ý hơ tồn bình tam giác để q trình đun bình tam giác khơng bị rạn, nứt Đun với nhiệt độ vừa phải để tránh hỗn hợp trào nên hệ thống làm lạnh Quá trình xử lý xốp tinh dầu bưởi, cam - Kết phân tích mẫu tinh dầu chứng minh limonene tinh dầu thành phần chủ yếu để xử lý xốp Và xốp xử lý tinh dầu hòa tan vật lý mà khơng có q trình phản ứng hóa học xảy B4: Khi hỗn hợp bắt đầu sôi, mở van cho nước qua hệ thống làm lạnh để thu hồi hỗn hợp tinh dầu, nước Để kiểm tra kết thúc thí nghiệm chưa nhỏ dịch ngưng vào cốc đựng nước, thấy khơng cịn váng dầu thí nghiệm kết thúc - Để khẳng định chế xử lý xốp tinh dầu cam, bưởi hịa tan vật lý thơng B5: Tách tinh dầu khỏi hỗn hợp đo thể tích tinh dầu thu 74 Trần Thị Phả Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 71 - 76 Bảng 6: Hiệu xử lý xốp tinh dầu cam, bưởi STT Tổng Khoản chi Than tổ ong Điện Hao hụt máy móc Nhân cơng Đơn vị viên Kw ─ Kg Sồ lượng 30 ─ 100 Kết thí nghiệm Thể tích tinh dầu thu tiến hành thí nghiệm với lần nhắc lại thể qua bảng 5: Từ bảng số liệu ta thấy: - Khi sử dụng 20ml tinh dầu để xử lý 10g xốp, sau làm thí nghiệm thu hồi lượng tinh dầu kết thu khả quan Lần thu 19ml, lần 19.25ml lần 19.1 ml tổng số 20ml ban đầu sử dụng Hiệu suất thu hồi đạt 95%; 96,25% 95,5% - Kết thí nghiệm chứng minh chế trình xử lý xốp tinh dầu hịa tan vật lý thơng thường mà khơng có phản ứng hóa học xảy Vì sau cho 20ml tinh dầu bưởi để xử lý 10g xốp tiến hành thí nghiệm gần thu lại hoàn toàn lượng tinh dầu - Chúng tái sử dụng tinh dầu thu để xử lý xốp Kết cho thấy thời gian hiệu xử lý xốp tinh dầu thu hồi hồn tồn khơng có thay đổi Theo kết ta tiết kiệm tới 95% lượng tinh dầu xử lý xốp, đồng nghĩa với việc hao hụt khoảng 5% tinh dầu cho việc hịa tan hồn tồn khối lượng xốp định Hiệu kinh tế sử dụng tinh dầu cam, bưởi xử lý xốp Các khoản cần chi để chưng cất 10 mẻ tinh dầu cam (thể tích tinh dầu thu 2,5 lít) tinh dầu bưởi(thể tích tinh dầu thu 2,2 lít) thể bảng Nhìn vào bảng ta thấy: - Để chưng cất 2,5 lít tinh dầu cam cần khoản chi phí 280.000vnd tương ứng với 112.000vnd/ lít Đơn giá (vnđ) 2.000 2.500 10.000 2.000 Thành tiền (vnđ) 60.000 10.000 10.000 200.000 280.000 - Để chưng cất 2,2 lít tinh dầu bưởi cần khoản chi phí 280.000vnd tương ứng với 127.000vnd/ lít * So sánh hiệu kinh tế sử dụng tinh dầu để xử lý xốp so với acetone - Giá acetone rên thị tường 120.000vnd/lít Để xử lý 1kg xốp cần dùng lít acetone tương ứng với sồ tiền cần dùng để xử lý xốp 240.000vnd - Để xử lý 1kg xốp cần 2lít tinh dầu Tương ứng với số tiền cần dùng 224.000vnd tinh dầu cam 254.000vnd tinh dầu bưởi Tuy nhiên, lượng tinh dầu sau sử dụng để xử lý xốp thải thu hồi tới 95% Đồng nghĩa với việc để xử lý 1kg xốp 11.200vnđ tinh dầu cam 12.700vnđ với tinh dầu bưởi Khi sử dụng tinh dầu chi phí để xử lý xốp giảm 94.7% - 95.3% so với acetone Vì vậy, sử dụng tinh dầu cam, bưởi để xử lý xốp thay cho acetone hướng thân thiện với môi trường tiết kiệm chi phí tái chế KẾT LUẬN Trung bình chưng cất 10kg vỏ cam ta thu 249,7ml tinh dầu nhiều 29,7ml so với vỏ bưởi Kết phân tích thành phần hố học tinh dầu chứng minh Limonene chất chiếm thành phần phần trăm lớn chiếm 94,22% tinh dầu cam 72,05% tình dầu bưởi Trong cơng thức thí nghiệm khả xử lý xốp tinh dầu CT2 (10ml tinh dầu xử lý 5g xốp) công thức mang lại hiệu tối ưu thời gian lượng tinh dầu cần sử dụng Tinh dầu sau xử lý xốp có khả thu hồi tới 95%-96% mà tái sử dụng 75 Trần Thị Phả Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ Acetone có khả xử lý xốp tốt tinh dầu Tuy nhiên, chi phí tái chế cao acetone hóa chất độc hại cho người sinh vật Vì vậy, sử dụng tinh dầu để xử lý xốp phế thải thay cho acetone mở một hướng đầy triển vọng lĩnh vực môi trường hiệu xử lý xốp cao, tiết kiệm, tái thu hồi, đặc biệt khơng ảnh hưởng tới môi trường sức khỏe người 128(14): 71 - 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vương Ngọc Chính (2005), Hương liệu mỹ phẩm, Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Lê Thị Ngọc Duyên (2011), Nghiên cứu ly trích tinh dầu từ vỏ quất phương pháp chưng cất lôi nước, Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường ĐH Đồng Tháp Lê Thị Anh Đào, Đặng Văn Liếu (2005), Thực hành Hóa học, Nxb ĐH Sư phạm Nguyễn Minh Hoàng (2006), Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống Citrus họ rutaceae Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở, Đại học Mở TP Hồ Chí Minh Lê Ngọc Thạch (2003), Tinh dầu, Nxb ĐHQG TP Hồ Chí Minh SUMMARY STUDY ON USAGE OF ESSENTIAL OIL OF ORANGE AND GRAPEFRUIT FOR DEALING STYROFOAM WASTE Tran Thi Pha*, Vu Van Bien, Nguyen Thi Hao, Vuong Van Anh, Hua Van Dao College of Agriculture and Forestry - TNU Average distillation of 10kg raw orange peel and grapefruit were obtained essential oil volume of 249,7 ml and 220ml, respectively Optimal volume of essential oil for dealing 5g styrofoam are 10ml The average time for dealing styrofoam is 4,18 minutes and 4,79 minutes in essential oil of orange and grapefruit, respectively Essential oils after dealing the styrofoam can be recovered up to 95% - 96% which can still reuse So, using essential oils to treat styrofoam waste can be replaced acetone chemical, it was opened a promising new direction in the field of environment and high efficiency processing, saving, renewable, especially it is not affect the environment and human health Keywords: Distilling, Essential oi of orange and grape fruit, dealing Styrofoam Ngày nhận bài:07/3/2014; Ngày phản biện:21/3/2014; Ngày duyệt đăng: 25/11/2014 Phản biện khoa học: PGS.TS Lương Văn Hinh – Trường Đại học Nông Lâm - ĐHTN * Tel: 76 ... ta thu 249,7ml tinh dầu nhiều 29,7ml so với vỏ bưởi Kết xử lý xốp tinh dầu Kết xử lý xốp tinh dầu bưởi Kết xử lý xốp tinh dầu bưởi thể bảng đây: Bảng 2: Kết xử lý xốp tinh dầu bưởi CT1: 5ml CT2:... tích tinh dầu bưởi cam để xử lý khối lượng xốp định thời gian xử lý xốp tinh dầu bưởi lớn nhiều so với tinh dầu cam Điều chứng minh khả xử lý xốp tinh dầu cam tốt bưởi - Trong CT thí nghiệm sử dụng. .. dầu bưởi Tuy nhiên, lượng tinh dầu sau sử dụng để xử lý xốp thải thu hồi tới 95% Đồng nghĩa với việc để xử lý 1kg xốp 11.200vnđ tinh dầu cam 12.700vnđ với tinh dầu bưởi Khi sử dụng tinh dầu chi