Đại học Nguyễn Tất Thành 19 Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 8 Nghiên cứu mô hình động học của quá trình chiết xuất và thành phần hóa học của tinh dầu vỏ Cam (Citrus sinensis) Đào Tấn Phát1,*, Ngô Thị[.]
Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 19 Nghiên cứu mơ hình động học q trình chiết xuất thành phần hóa học tinh dầu vỏ Cam (Citrus sinensis) Đào Tấn Phát1,*, Ngô Thị Cẩm Quyên1, Trần Thị Kim Ngân1, Phạm Trí Nhựt1, Trần Thiện Hiền1, Nguyễn Thanh Việt1, Mai Huỳnh Cang2, Đỗ Đình Nhật3, Lưu Xuân Cường3 Viện Kĩ thuật Công nghệ cao Nguyễn Tất Thành, Đại Học Nguyễn Tất Thành Bộ môn Công nghệ Kĩ thuật Hóa học, Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Khoa Kĩ thuật Mơi trường-Thực phẩm, Đại học Nguyễn Tất Thành * dtphat@ntt.edu.vn Tóm tắt Nghiên cứu nhằm mơ hình hóa động lực học trình chưng cất thủy điện vỏ cam (Citrus sinensis) để hiểu tối ưu hóa q trình chiết xuất Ngoài ra, nghiên cứu này, lần đầu tiên, xác định thành phần hóa học dầu vỏ cam cách sử dụng mơ hình động học bậc nhất, mơ hình rửa khuếch tán đồng thời Kết mơ hình rửa khuếch tán đồng thời mô tả tốt chế chưng cất thủy điện tinh dầu vỏ cam Thời gian tối ưu, tỉ lệ nước-vật liệu mức nhiệt để chiết xuất lượng tinh dầu cao tìm thấy khoảng 80 phút, 3:1ml/g 60% Tinh dầu màu vàng với mùi mạnh suất 2,3% (v/w) chiết xuất thiết bị chưng cất thủy điện Ngoài ra, tinh dầu vỏ cam thu điều kiện tối ưu tiến hành phân tích thành phần GC-MS Limonene thành phần tinh dầu (98,343%) Từ nghiên cứu này, ứng dụng làm tăng giá trị thương mại tinh dầu Việt Nam ® 2019 Journal of Science and Technology - NTTU Giới thiệu Tinh dầu (EO) trở nên phổ biến sống người lợi ích chúng EO hợp chất thơm dễ bay hơi, chiết xuất từ hạt, hoa, thân cây[1] EO đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khác bao gồm mĩ phẩm, dược phẩm, thực phẩm đồ uống[2] EO có đặc tính tự nhiên khác đặc tính kháng khuẩn, kháng virus, kháng nấm, diệt côn trùng[3-5]… Cam (Citrus sinensis), họ với bưởi, trồng chủ yếu Malaysia, Thái Lan, Lào Việt Nam Trái họ cam quýt sản phẩm phụ chúng đóng vai trò quan trọng trị liệu kinh tế công dụng khác chúng bao gồm mĩ phẩm, công nghiệp thực phẩm, y học dân tộc Những lợi ích sức khỏe bắt nguồn từ vitamin C, hợp chất hóa học synephrine, polyphenol, pectin Nghiên cứu trước chứng minh vỏ cam có tiềm chống oxy hóa cao Tinh dầu từ vỏ cam (Citrus Sinensis) có giá trị trị liệu, sát trùng, giảm đau chống viêm[6] Để thu tinh dầu, có nhiều phương pháp chiết khác chiết chất lỏng siêu tới hạn, chiết dung môi, chưng cất thủy điện chưng cất Nhận 08.08.2019 Được duyệt 23.11.2019 Cơng bố 25.12.2019 Từ khóa Tinh dầu vỏ cam (Citrus sinensis), tối ưu hóa, mơ hình động học, phân tích GC-MS nước[7] Phương pháp chưng cất thủy điện ngày trở nên phổ biến để chiết xuất tinh dầu từ nguyên liệu thực vật đơn giản lắp đặt dễ thực Các nghiên cứu trước chứng minh rằng, chưng cất nước kĩ thuật phù hợp để chiết xuất tinh dầu[8-10] Quá trình thủy phân cải tiến liên tục thông qua nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề hiệu tách thành phần công dụng tinh dầu Một loại nghiên cứu cải tiến nghiên cứu mơ hình chưng cất động học Động lực học không mơ hình hóa tốt kiểm sốt chưng cất cải thiện hiệu suất trích li, mà cịn cung cấp nhìn sâu sắc qui trình, từ thực điều chỉnh hệ thống có Trong nghiên cứu này, động lực học thực để kiểm tra trình chưng cất nước chiết xuất tinh dầu từ vỏ cam (Citrus Sinensis) phát triển tỉnh Bến Tre, Việt Nam Nghiên cứu nhằm khám phá mơ hình động học, mơ tả q trình chưng cất tinh dầu từ vỏ cam Mơ hình động học bậc mơ hình đồng thời q trình rửa khuếch tán (khuếch tán không cố định) nghiên cứu sau xác nhận liệu thực nghiệm Thực nghiệm Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 20 2.1 Chuẩn bị mẫu Cam tươi (Citrus sinensis) thu từ tỉnh Bến Tre (vĩ độ 10o14'54''B kinh độ 106o22'34''Đ) Việt Nam vào tháng năm 2019, rửa để loại bỏ tất bụi bẩn Các mẫu bóc vỏ cẩn thận lưỡi dao cạo sắc bén Các mẫu kiểm tra để đảm bảo khơng có phần thịt trắng vỏ đưa vào mẫu thịt trắng chứa khơng có limonene Các mẫu lưu trữ phịng mát 4oC cho thí nghiệm 2.2 Phương pháp trích li 100g vỏ cam tươi xay trước trình chiết xuất Để bảo vệ vật liệu thực vật khỏi nóng đốt cháy nước trực tiếp, vỏ nghiền ngâm nước cất bình đáy trịn bếp lưới Tinh dầu vỏ cam chưng cất nước với thiết bị kiểu Clevenger phạm vi sôi nước áp suất khí Q trình chiết xuất tối ưu hóa theo thời gian, cơng suất gia nhiệt tỉ lệ nước-vật liệu Với lượng nhạy cảm với ánh sáng, dầu vỏ cam thu thập cẩn thận, khử nước natri sulfat khan bảo quản lọ kín đặt nơi mát trước phân tích phương pháp sắc kí khí khối phổ Mỗi thí nghiệm thực ba lần với giá trị tốt báo cáo kết cuối Hiệu suất dầu vỏ cam tính theo phương trình đây: Y=(V×100)/W (1) Trong đó, Y sản lượng tinh dầu thu (%, v/w), V thể tích tinh dầu thu (ml) W lượng nguyên liệu tiến hành trích li (g) 2.3 Phân tích tinh dầu Phương pháp sắc kí khí khối phổ (GC-MS) sử dụng để phân tích thành phần loại tinh dầu tất mẫu 25ml tinh dầu 1,0ml n-hexane Tên thiết bị: GC Agilent 6890N, MS 5973 trơ với cột HP5-MS, áp lực cột đầu 9,3psi Hệ thống GC-MS thực điều kiện sau: khí mang He; tốc độ dịng chảy 1,0ml/phút; chia 1:100; thể tích 1,0 lít; nhiệt độ 250oC; tiến độ nhiệt độ lò bao gồm giữ ban đầu 50oC phút, sau tăng 2oC/phút lên 80oC tăng 5oC/phút lên 150oC, tiếp tục tăng lên 200oC 10oC/phút tăng lên 300oC 20oC/phút phút 2.4 Mơ hình động học Mơ hình hóa q trình trích xuất sử dụng để đánh giá điều kiện ảnh hưởng đến q trình trích li Nó coi bước để đưa qui trình hiệu Trong nghiên cứu này, hai số mơ hình sử dụng rộng rãi để khai thác chưng cất thủy điện từ ngun liệu thực vật (ví dụ mơ hình khơng cố định, mơ hình động học bậc nhất) so sánh với để tìm mơ hình động học tốt nhằm mô tả chiết xuất dầu vỏ cam a Mơ hình khuếch tán khơng cố định Đại học Nguyễn Tất Thành Sự vận chuyển khối lượng lớn tinh dầu qua hạt thực vật trình chưng cất thủy điện xảy dạng khuếch tán trạng thái không ổn định Milojevic et al.[11] cho q trình chưng cất thủy điện hàng loạt khơng có phản ứng hóa học mơ tả mơ hình mơ hình khuếch tán khơng cố định, dựa khuếch tán tinh dầu trạng thái không ổn định qua vật liệu thực vật Mơ hình bao gồm hai giai đoạn kế tiếp: rửa khuếch tán q −q = (1 − b) e (2) q Trong qo hàm lượng tinh dầu ban đầu (bằng tổng sản lượng dầu vỏ cam kết thúc trình chưng cất thủy điện), q sản lượng tinh dầu thời điểm trình chiết xuất, b hệ số chưng cất nhanh (rửa) k tốc độ chưng cất không đổi (khuếch tán) b Mơ hình động học bậc Bằng cách tính đến mơ hình giải hấp động học bậc khơng bao gồm giai đoạn rửa, phù hợp để mơ tả q trình, điều khiển khuếch tán hạt[12,13] q =1− e (3) q q khối lượng phân tích chiết xuất sau thời gian t (ml/g), qo tổng khối lượng ban đầu phân tích ma trận (ml/g) k số tốc độ mô tả hiệu suất trích xuất (min-1) Kết thảo luận Trong nghiên cứu này, tinh dầu vỏ cam chiết xuất thiết bị chưng cất thủy điện Đây phương pháp phổ biến để chiết xuất tinh dầu từ thực vật Do qui trình chiết xuất thay đổi đáng kể tỉ lệ nước-vật liệu khác nhau, cơng suất (nhiệt) thời gian, vậy, tham số nghiên cứu để xác định hiệu chiết xuất tìm điều kiện tối ưu để đạt hiệu suất tốt trình chiết Ngồi ra, hai mơ hình động học phổ biến đánh giá để tìm mơ hình phù hợp nhằm giải thích q trình chiết xuất dầu vỏ cam Hơn nữa, thành phần hóa học dầu vỏ cam xác định cách sử dụng GC-MS 3.1 Ảnh hưởng điều kiện trích li Mức nhiệt: Trong số thơng số ảnh hưởng đến trình chưng cất thủy điện, lượng nhiệt cung cấp coi yếu tố ảnh hưởng Mức tối thiểu cho thí nghiệm lượng nhiệt thấp nhất, nước đạt đến điểm sôi (tức 50% lượng nhiệt bếp lưới) Mặt khác, công suất cao cho thí nghiệm nhiệt tối đa mà khơng có ảnh hưởng bất lợi đến suất chất lượng dầu khai thác (tức 70%) Do đó, thay đổi suất dầu vỏ cam 90 phút chiết xuất quan sát công suất khác (50, 60 70%), tỉ lệ nước-vật liệu không đổi mức 3:1ml/g (được khuyến nghị nghiên cứu trước dầu có múi[14]) Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 21 Kết công suất cao hơn, tốc độ trích xuất nhanh (50% đến 60%) có xu hướng giảm nhiệt tăng tiếp tục lên 70% Ngoài ra, tổng lượng dầu vỏ cam thí nghiệm đạt đến giới hạn, tương ứng với mức Ở mức nhiệt tối thiểu, nhiệt truyền từ thiết bị sang vật liệu chậm so với công suất khác Mặt khác, truyền nhiệt chậm ảnh hưởng đến q trình hình thành (tức trình cần thiết để khuếch tán dầu từ tế bào) dẫn đến việc chiết xuất khơng hồn tồn suất thấp Ngồi ra, việc giảm mức nhiệt tối đa giải thích phân hủy vật liệu kết việc làm nóng nhanh thời gian dài Hình Hiệu suất tinh dầu vỏ cam tỉ lệ nước-nguyên liệu khác (cố định mức nhiệt 60%) Hình Hiệu suất tinh dầu vỏ cam mức nhiệt khác Tỉ lệ nước-nguyên liệu: Một thơng số quan trọng khác ảnh hưởng đến q trình chưng cất thủy điện tỉ lệ nước-vật liệu, lượng nước dạng dung môi (ml) lượng vật liệu (g) Dựa nghiên cứu trước tinh dầu vỏ trái cây[8] tỉ lệ nước nguyên liệu tốt thường 3:1ml/g, phạm vi tỉ lệ nước-vật liệu cho thí nghiệm xác định theo cách bao gồm tỉ lệ đề cập Mặt khác, tỉ lệ giới hạn thí nghiệm (2:1 4:1ml/g) chọn cho tỉ lệ nước vật liệu bảo vệ khỏi bị cháy khơng làm tràn bình Do kết nghiên cứu cung cấp chứng cho thấy 50% mức nhiệt tối ưu, vậy, hiệu tỉ lệ mẫu-dung mơi nghiên cứu mức nhiệt không đổi 50% 90 phút Kết cho thấy, mong đợi, tỉ lệ nước-vật liệu 2:1ml/g 4:1ml/g dẫn đến sản lượng dầu vỏ cam thấp so với tỉ lệ nước vật liệu (ví dụ 3:1ml/g; Hình 2) Trong trường hợp tỉ lệ nước so với vật liệu mức 2:1ml/g, nguyên liệu thực vật trải qua q nhiệt q nhiệt, khơng đủ nước để bảo vệ, dẫn đến suất giảm Đối với hàm lượng nước cao (tức 4:1ml/g), nhiệt bị lãng phí làm nóng nước làm giảm hiệu q trình Ngồi ra, suất thiết yếu thấp giải thích hiệu ứng thủy phân[15] Các phát cho thấy lượng nước phải đủ để bao phủ toàn mẫu thực vật nhằm bảo vệ mẫu khỏi xuống cấp nhiệt độ cao Theo kết quả, tỉ lệ tốt nước vật liệu 3:1ml/g, nước bao phủ hoàn toàn mẫu liên kết với hợp chất mẫu bảo vệ khơng bị thối hóa Thời gian trích li: Một thơng số quan trọng khác trình khử nước thời gian chiết Rõ ràng, thời gian chiết xuất phải đủ dài để chiết xuất tất loại tinh dầu có từ nguyên liệu Thời gian trình khai thác khác tùy thuộc vào loại thiết bị khai thác Để tìm thời gian chiết xuất phù hợp, hiệu suất tinh dầu thời gian chiết xuất sàng lọc đo từ bắt đầu đến khai thác, quan sát thấy khơng tăng lượng tinh dầu (Hình 1, 2) Hiệu suất dầu vỏ cam tăng từ khơng có (lúc đầu), lên khoảng 2,3% (v/w) sau khoảng 70-80 phút Vì suất tinh dầu không tăng sau 90 phút, trình chiết xuất coi thực sau 90 phút Do đó, chọn Hình 2, sản lượng tinh dầu cao từ vỏ cam chiết xuất sau khoảng 80 phút, lượng tinh dầu đạt đến giai đoạn ổn định Như đề cập trước đó, tỉ lệ nước/vật liệu tăng lên trình chiết, thời gian chiết cần phải tăng Kết thí nghiệm cho thấy hiệu suất tỉ lệ 4:1ml/g 20 phút gần 10 phút mức 3:1ml/g 3.2 Mơ hình động học Như đề cập trước đó, nay, chưa có nghiên cứu mơ hình động học tối ưu hóa việc chiết xuất tinh dầu từ vỏ cam phương pháp chưng cất thủy điện Do đó, nghiên cứu cố gắng đánh giá chiết xuất động học tinh dầu từ vỏ cam mơ hình rửa khuếch tán đồng thời mơ hình động học bậc Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 22 Năng suất dầu vỏ cam giai đoạn chiết xuất quan sát mức nhiệt khác (ví dụ 50, 60 70%; Hình 1) tỉ lệ nước với nguyên liệu (tức 2:1, 3:1 4:1ml/g; Hình 2) Như mơ tả Hình 2, suất khai thác tăng theo thời gian Dạng tuyến tính phương trình so với thời gian sử dụng để xác minh mơ hình động học đề xuất chế cô lập tinh dầu (Hình 36) Các tham số mơ hình động học tính tốn phương pháp hồi qui tuyến tính (Bảng 2) Kết so với mơ hình động học bậc (Hình Hình 4), mơ hình rửa đồng thời khuếch tán mơ hình khuếch tán khơng cố định (Hình 6) mơ tả tốt q trình trích li tương quan mạnh với kết thử nghiệm (R2 cao số lượng hàm lỗi thấp hơn, Bảng 2) không ổn định thông qua vỏ thực vật Thứ hai, mơ hình động học để chiết xuất tinh dầu phương pháp chưng cất thủy điện bao gồm hai giai đoạn rửa khuếch tán (tức giai đoạn thống trị) Rửa (tức trình chưng cất dầu nhanh) đề cập đến giai đoạn, tinh dầu rửa từ bên gần bề mặt bên thiết bị Giai đoạn rửa đặc trưng gia tăng nhanh chóng suất tinh dầu vào lúc bắt đầu trình chiết xuất Khuếch tán đề cập đến việc chưng cất dầu chậm Trong giai đoạn khuếch tán, tinh dầu khuếch tán từ phận bên vỏ thực vật bề mặt bên Giai đoạn khuếch tán đặc trưng gia tăng theo cấp số nhân, chậm sản lượng tinh dầu q trình chưng cất [11] Như quan sát từ Hình 2, lúc đầu, suất vỏ cam tăng nhanh (tức giai đoạn chưng cất dầu nhanh) sau đó, tốc độ chưng cất dầu chậm lại đạt sản lượng dầu gần không đổi (tức chậm giai đoạn chưng cất dầu) Hình Mơ hình động học bậc q trình trích li tinh dầu mức nhiệt khác Hình Mơ hình động học khuếch tán khơng cố định q trình trích li tinh dầu mức nhiệt khác Hình Mơ hình động học bậc q trình trích li tinh dầu tỉ lệ nước-nguyên liệu khác Mơ hình rửa khuếch tán đồng thời cho thấy phù hợp với kết thí nghiệm, hai kết luận đưa Đầu tiên, động học dầu chiết xuất từ vỏ cam mô tả mơ hình hai tham số khuếch tán trạng thái Đại học Nguyễn Tất Thành Hình Mơ hình động học khuếch tán khơng cố định q trình trích li tinh dầu tỉ lệ nước-ngun liệu khác Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 23 Có thể thấy Bảng 2, với gia tăng nhiệt trích li (từ 50% đến 60%) tỉ lệ nước vật liệu (từ 3:1 đến 4:1ml/g), hai chuyển hệ số động học (tức b k) mơ hình khơng cố định tăng Kết cung cấp chứng rằng, với công suất chiết cao tỉ lệ cao hơn, tinh dầu rửa khuếch tán từ dầu vỏ cam nhanh dễ dàng Mức độ chiết xuất tinh dầu cao điều kiện tính cho gia tăng độ khuếch tán động lực chất tan (tinh dầu) nước (dung môi) Bảng Thông số động học trình trích li tinh dầu vỏ cam với mức nhiệt khác Mức nhiệt (%) 50 60 70 Mơ hình không cố định k(min-1) 0,051 0,073 0,071 b -0,109 0,067 0,039 R 2* 0,96342 0,98343 0,98324 RSSa* 0,35386 0,12772 0,11941 Mơ hình động học bậc SESb* 0,00374 0,00427 0,00413 k(min-1) 0,051 0,074 0,056 a, Residual Sum Square; b, Standard Error of Slope *Giá trị thu từ OriginPro 9,0 R 2* 0,96343 0,98985 0,94047 RSSa* 0,35277 0,07844 0,4502 SESb* 0,00374 0,00335 0,00567 Bảng Thông số động học trình trích li tinh dầu vỏ cam với tỉ lệ nước nguyên liệu khác Tỉ lệ (mL/g) 2:1 3:1 4:1 Mơ hình khơng cố định k(min-1) 0,067 0,044 0,046 b -0,186 0,159 0,027 R 2* 0,98962 0,96765 0,89535 a, Residual Sum Square; b, Standard Error of Slope RSSa* 0,10846 0,22954 0,55468 Mơ hình động học bậc SESb* 0,00278 0,00302 0,00629 k(min-1) 0,067 0,05 0,046 *Giá trị thu từ OriginPro 9,0 Các hệ số chưng cất chậm nhanh (k b) bị ảnh hưởng nhiệt trích li tỉ lệ nước so với vật liệu, thấy mơ hình bậc giải thích q trình trích li, mơ hình phù hợp với liệu thử nghiệm so với mơ hình khác (R2 = 0,98343 sức mạnh 0,96765 tỉ lệ nước vật liệu) Ngồi ra, thơng số động học tối ưu thu hai mơ hình thử nghiệm hiển thị Bảng 1-2 Bằng cách vẽ biểu đồ ln(qo-q), ln(qo-q)/qo theo t, mơ hình động học bậc mơ hình khuếch tán khơng cố định q trình trích xuất xác định Hình 1-4 minh họa tinh dầu vỏ cam dạng tuyến tính hai mơ hình Trực quan, đề xuất q trình trích xuất tuyến tính hóa theo mơ hình bậc mơ hình khơng tuyến tính Các kết tuyến tính hóa mơ hình để chiết xuất tinh dầu với qo, k hệ số xác định (R2) báo cáo Bảng Bảng Cho thấy R2 động học bậc khoảng 0,94 – 0,99 tùy thuộc mức nhiệt truyền đến nguyên liệu 0,93-0,99 tỉ lệ nước-nguyên liệu khác Với mơ hình khơng cố định R2 0,96-0,98 với mức nhiệt thay đổi 0,89-0,99 với tỉ lệ nước-nguyên liệu 2:1, 3:1, 4:1ml/g Ngồi ra, thơng số động học tối ưu thu hai mơ hình thử nghiệm hiển thị Bảng 1-2 Các giá trị thu số tốc độ nghiên cứu cơng suất gia nhiệt q trình chưng cất thủy điện cung cấp giá trị quan trọng so với giá trị thu tỉ lệ nước-nguyên liệu, có nghĩa phù hợp phương trình tuyến tính tốt giai đoạn chưng cất Qua đó, kết luận q trình rửa thiết yếu có tác động nhiều đến chưng cất khuếch tán tinh dầu, nên mơ hình động học khuếch tán khơng cố định lựa chọn để mô tả liệu thực nghiệm trình chưng cất R 2* 0,98962 0,95838 0,93153 RSSa* 0,10844 0,25514 0,55583 SESb* 0,00278 0,00427 0,0047 3.4 Kết GC-MS Tinh dầu vỏ cam chiết xuất điều kiện tối ưu (tỉ lệ 3:1ml/g, mức nhiệt 60% thời gian 60 phút) với suất 4% (v/w) thành phần hóa học đặc trưng phương pháp sắc kí khí khối phổ (Hình 6) Phương pháp sắc kí khí khối phổ (GC-MS) xác định ba thành phần hóa học (Bảng 3), tạo thành 100% dầu cam, cách sử dụng số lưu giữ chúng so với nankan (tiêu chuẩn i.e) Các hợp chất xác định Limonene (98,343%),-Myrcene (1,137%) α-Pinene (0,520%) Limonene (hợp chất chính) báo cáo thuốc diệt trùng, độc hại với bọ chét mèo đóng vai trị việc kháng lại cây, chống lại công côn trùng Về ứng dụng Limonene phổ biến chất bổ sung chế độ ăn uống thành phần hương liệu cho sản phẩm mĩ phẩm, thành phần hương liệu cho sản phẩm mĩ phẩm, sản xuất polyme chất kết dính[16,17] Một hợp chất khác, β-Myrcene hydrocarbon hữu tự nhiên olefinic Theo Arno Behr & Leif Johnen[18] Myrcene chất hóa học tự nhiên hóa học bền vững Hơn nữa, Mycrene chất trung gian quan trọng sử dụng ngành công nghiệp nước hoa Bên cạnh đó, α-Pinene chất chống viêm dường chất chống vi trùng [19] Nói tóm lại, kết GC-MS rằng, tinh dầu vỏ cam có tiềm lớn để sử dụng làm thuốc trừ sâu tự nhiên dựa hợp chất xác định Tính chất thuốc trừ sâu dầu cam mong đợi Laura L Kate Joel R Coats [20] cung cấp chứng cho đặc tính thuốc trừ sâu tinh dầu cam Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 24 Bảng Thành phần tinh dầu vỏ cam STT Thời gian lưu (min) 7,387 10,085 12,145 Thành phần α-Pinene β-Myrcene Limonene Hàm lượng (%) 0,520 1,137 98,343 Hình Sơ đồ sắc kí khí phối phổ tinh dầu cam Kết luận Trong nghiên cứu này, mơ hình động học chiết xuất tinh dầu vỏ cam cách chưng cất thủy điện nghiên cứu để hiểu chế chiết xuất để xác định điều kiện tối ưu, suất chiết tối đa thời gian chiết lượng nước tối thiểu đạt Kết cho thấy mơ hình khuếch tán khơng cố định bao gồm hai giai đoạn rửa khuếch tán mô tả rõ việc chiết xuất tinh dầu từ vỏ cam Cả tốc độ chưng cất thủy điện tỉ lệ nước với vật liệu xác định yếu tố ảnh hưởng đến thời gian khai thác suất khai thác Năng suất cao dầu vỏ cam chiết xuất mức nhiệt 60%, tỉ lệ 3:1ml/g khoảng 80 phút chiết xuất Ngoài ra, lần sử dụng GC-MS, thành phần hóa học tinh dầu vỏ cam xác định Trong số thành phần này, Limonene, α-Pinene, β-Myrcene thành phần tìm thấy vỏ cam Kết cho thấy vỏ cam Việt Nam chiết xuất phương pháp chưng cất thủy điện với hàm lượng limonene cao (98,343%) Lời cám ơn Nghiên cứu tài trợ Quĩ phát triển Khoa học Công nghệ NTTU, đề tài mã số 2019.01.14 Tài liệu tham khảo A M Ayedoun, P V Sossou, M Mardarowicz, and P A Leclercq, “Volatile constituents of the peel and leaf oils of citrus limon L Burm f from Benin,” J Essent Oil Res., vol 8, no 4, pp 441–444, 1996 N P T Nhan et al., “Application of Response Surface Methodology to Optimize the Process of Saponification Reaction from Coconut Oil in Ben Tre-Vietnam,” Solid State Phenom., vol 279, pp 235–239, 2018 S Chanthaphon, S Chanthachum, and T Hongpattarakere, “Antimicrobial activities of essential oils and crude extracts from tropical Citrus spp Against food-related microorganisms,” Songklanakarin J Sci Technol., vol 30, no SUPPL 1, pp 125–131, 2008 B Uysal, F Sozmen, O Aktas, B S Oksal, and E O Kose, “Essential oil composition and antibacterial activity of the grapefruit (Citrus Paradisi L) peel essential oils obtained by solvent-free microwave extraction: Comparison with hydrodistillation,” Int J Food Sci Technol., vol 46, no 7, pp 1455–1461, 2011 L Nissen et al., “Characterization and antimicrobial activity of essential oils of industrial hemp varieties (Cannabis sativa L.),” Fitoterapia, vol 81, no 5, pp 413–419, 2010 M S Al-Aamri, N M Al-Abousi, S S Al-Jabri, T Alam, and S A Khan, “Chemical composition and in-vitro antioxidant and antimicrobial activity of the essential oil of Citrus aurantifolia L leaves grown in Eastern Oman,” J Taibah Univ Med Sci., vol 13, no 2, pp 108–112, 2018 A Gök, S Ismail Kirbaşlar, and F Gülay Kirbaşlar, “Comparison of lemon oil composition after using different extraction methods,” J Essent Oil Res., vol 27, no 1, pp 17–22, 2015 T H Tran, P T N Nguyen, V T T Ho, T H N Le, L G Bach, and T D Nguyen, “Using soft computing approaches for orange (Citrus nobilis Lour var nobilis) oils extraction process,” IOP Conf Ser Mater Sci Eng., vol 479, p 012015, 2019 T H Tran et al., “Green technology to optimize the extraction process of turmeric (Curcuma longa L.) oils,” IOP Conf Ser Mater Sci Eng., vol 479, p 012002, 2019 Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 25 10 D V N V and L G B Tan Phat Dao, Duy Chinh Nguyen, Duy Trinh Nguyen, Thien Hien Tran, Phu Thuong Nhan Nguyen, Nhan Thi Hong Le, Xuan Tien Le, Dai Hai Nguyen, “Extraction Process of Essential Oil From Pletranthus amboinicus Using Micro-wave-Assisted Hydrodistillation and Evaluation of It’s Antibacterial Activity,” vol 31, no 5, pp 977–981, 2019 11 T D Stojanovi and V B Veljkovi, “Kinetics of distillation of essential oil from comminuted ripe juniper ( Juniperus communis L ) berries,” vol 39, pp 547–553, 2008 12 S Ž Milojevi, D B Radosavljevi, V P Pavi, and V B Veljkovi, “Modeling the kinetics of essential oil hydrodistillation from plant materials,” pp 843–859 13 M A Desai, J Parikh, and A K De, “Modelling and optimization studies on extraction of lemongrass oil from Cymbopogon flexuosus (Steud.) Wats,” Chem Eng Res Des., vol 92, no 5, pp 793–803, 2014 14 T T Hien, N P T Nhan, N D Trinh, V T T Ho, and L G Bach, “Optimizing the Pomelo Oils Extraction Process by Microwave-Assisted Hydro-Distillation Using Soft Computing Approaches,” Solid State Phenom., vol 279, pp 217–221, 2018 15 M Dhobi, V Mandal, and S Hemalatha, “Optimization of microwave assisted extraction of bioactive flavonolignansilybinin.,” J Chem Metrol., vol 3, no 1, pp 13–23, 2009 16 A F Thomas, Y Bessiere, R Reactions, and M Reactions, “I i 8,” no 17 N Subedi, A Neupane, and D B Karki, “Hazardous Ingredients in Cosmetics and Personal Care Products and Health Concern: A Review,” Kathmandu Univ Med J (KUMJ)., vol 1, no 3, pp 7–15, 2003 18 M N Boukhatem, M A Ferhat, A Kameli, F Saidi, and H T Kebir, “Lemon grass (cymbopogon citratus) essential oil as a potent anti-inflammatory and antifungal drugs,” Libyan J Med., vol 9, no December 2017, 2014 19 J Nitthiyah, A H Nour, R Kantasamy, and J O Akindoyo, “Microwave assisted hydrodistillation – an overview of mechanism and heating properties,” Aust J Basic Appl Sci., vol 11, no 3, pp 22–29, 2017 20 A A Kasali, O A Lawal, O T F Abanikannda, A A Olaniyan, and W N Setzer, “Citrus essential oils of Nigeria Part IV: Volatile constituents of leaf oils of mandarins (Citrus reticulata Blanco) from Nigeria,” Rec Nat Prod., vol 4, no 3, pp 156–162, 2010 Assessing the kinetic model on exraction of essential oil and chemical composition from orange pells (Citrus sinensis) Tan Phat Dao1,*, Thi Cam Quyen Ngo1, Thi Kim Ngan Tran1, Tri Nhut Pham1, Thien Hien Tran1, Nguyen Thanh Viet1, Mai Huynh Cang2, Do Dinh Nhat3, Luu Xuan Cuong3 NTT Hi-Tech Institute, Nguyen Tat Thanh University Department of Chemical Engineering and Processing, Nong Lam University, Ho Chi Minh City Faculty of Environmental and Food Engineering, Nguyen Tat Thanh University * dtphat@ntt.edu.vn Abstract This study aims to model the kinetic of the hydro-distillation of orange peels (Citrus sinensis) to understand and optimize the extraction process In addition, this study, for the first time, aims to determine the chemical composition of orange peel oil By accessing both first-order kinetic model and the model of simultaneous washing and diffusion, the result indicated that the model of simultaneous washing and diffusion better describes the hydro-distillation mechanism of the essential oil from orange peel The optimum time, the water-to-material ratio and the heat level for extracting the highest amount of essential oil were found to be around 80 minutes, 3:1ml/g and 60%, respectively Yellow essential oil with strong odor and yield at 2.3% (v/w) was extracted by hydro-distillation Clevenger apparatus In addition, orange peel oil obtained under optimal conditions got its components analysed by GC-MS the main component (98.343%) of the essential oil is limonene, which can increase the commercial value of essential oils in Vietnam Keywords Orange peel oil (Citrus sinensis), optimized, kinematic model, GC-MS analysis Đại học Nguyễn Tất Thành