luận văn về chiết xuất tinh dầu tràm và tận dụng bã tràm làm than hoạt tính
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 403 CHIẾT XUẤT TINH DẦU TRÀM VÀ TẬN DỤNG BÃ TRÀM LÀM THAN HOẠT TÍNH SEPARATE THE ATTAR OF CAJUPUT AND SALVAGE THE DREG OF CAJUPUT TO DO ACTIVATE CACBON GVHD: LÊ THỊ THANH CHÂU Trường cao đẳng Công Nghệ - Đà Nẵng. SVTH: NGUYỄN THỊ LAN NGUYỄN THỊ DIỆU MINH TRẦN THỊ THÁI THANH Lớp:05H – Trường cao đẳng Công Nghệ - Đà Nẵng . TÓM TẮT Tinh dầu tràm hiện nay là một sản phẩm khá phổ biến trên thị trường. Nó có những công dụng như làm dầu xức cho trẻ em, dùng trong ngành y học, mỹ phẩm và một số lĩnh vực khác. Thường người ta sử dụng những phương pháp cổ truyền đơn giản để chiết tinh dầu ra khỏi nguyên liệu của nó. Chính vì thế mà năng suất không cao và chưa tận dụng triệt để nguyên liệu tràm. Chính vì vậy chúng tôi nghiên cứu chiết xuất tinh dầu tràm bằng phương pháp lôi cuồn hơi nước bằng thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước. Đây được xem là phương pháp tối ưu hơn bởi phương pháp này đã nâng cao được hiệu suất chiết tách và hạn chế được sự biến tính của các thành phần trong tinh dầu. Đồng thời tận dụng được bã tràm làm than hoạt tính. Cuối cùng chúng tôi muốn đưa tinh dầu tràm vào một lĩnh vực mới là làm hương liệu cho nước rửa chén. ABSTRACT: Cajuput essence, at present is not a strange product in the market. It is used as medicated oil for infants, used in medicine and cosmetics industry and in other fields. People often use traditional methods to extract essence from material. Consequently, the productivity is not high and the material is not fully exploited. Therefore, we have done a research into extracting cajuput essence with steam-swept distillation device. This is considered an optimal method because it helps increase the productivity of extracting and limit the change of property of components in the essence. In addition, we can salvage cajuput residue, and turn it into activated carbon. Finally, we would like introduce cajuput into a new area: using cajuput essence as aromatizer for dishwater. 1. Tổng quan. 1.1. Đặc điểm của nguyên liệu. Tràm mang tên khoa học là Malaleuca leucadendron Lin. Thuộc họ sim(Myrtaceae). Nó còn có tên khác là chè đồng, chè cay, tràm gió. 1.2. Khái quát về tinh dầu tràm. Tinh dầu tràm được điều chế theo nguyên tắc cất kéo hơi nước. Có thể tiến hành theo phương pháp thủ công hay hiện đại. Phương pháp thủ công đơn giản, dễ làm, tiện lợi và cũng mang lại hiệu quả kinh tế. 1.2.1. Tính chất vật lý. Tinh dầu tràm là chất lỏng màu vàng, trong suốt nhẹ hơn nước, không tan trong nước, có thể tan trong một thể tích cồn 80 0 . Tỷ trọng ở 20 0 C là 0,910 – 0,930. 1.2.2. Thành phần hoá học. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 404 Tinh dầu tràm là hỗn hợp Tecpenoit cấu trúc gồm nhiều đơn vị isopren. Có thể phân loại các tecpen dựa trên số đơn vị isopren hình thành. Các monotecpenoic C 10 và sesquitecpenoic C 15 là thành phần chủ yếu của tinh dầu tràm. Công thức phân tử của hidrocacbon-tecpenoit là (C 5 H 8 ) n Thành phần chính của tinh dầu tràm là 1,8- cineol Công thức phân tử: C 10 H 18 O Công thức cấu tạo: 2. Phương pháp thực nghiệm 2.1. Chiết xuất tinh dầu tràm bằng thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước. Sơ đồ: Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý chiết tinh dầu tràm Thuyết minh sơ đồ: Tràm không dìm trong nước mà xếp trên một vỉ đặt cao hơn mặt nước một khoảng để nước sôi không trào tới hay các giọt nước sôi bắn lên. Nước trong nồi được đun sôi, hơi nước bão hoà bay lên, đi vào các khe của khối nguyên liệu, tiếp xúc với các phần tử nguyên liệu và kéo theo hơi tinh dầu. Hơi sau khi ra khỏi nồi cất được làm lạnh và ngưng lại một phần ngay trong cổ ngỗng, phần còn lại ở bộ phận làm lạnh. Lỏng ngưng rơi xuống bình lắng, ở đó tách ra những lớp nước và tinh dầu khác nhau. Nguyên liệu tràm Xử lý sơ bộ Chưng cất Phần ngưng Chiết tinh dầu Bã tràm Sản phẩm H 3 C CH 3 CH 3 Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 405 Hình 2.2: Hình ảnh thiết bị chung cất lôi cuốn hơi nước Các lưu ý khi vận hành thiết bị chưng cất: Phải luôn giữ mực nước nằm bên trên dây điện trở tối thiểu là 5mm và bên dưới vĩ đựng vật liệu là 30mm. Mực nước được quan sát tại ống xiphong bằng silicon thông với nồi nấu. Timer cho phép chỉnh công suất của điện trở gia nhiệt từ công suất 0 Kw – 4 Kw (4 Kw sẽ cho lượng nước ngưng ra khoảng 4l/h). Tuỳ theo loại vật liệu và lượng vật liệu mà đôi khi cần chiết tách tinh dầu nhanh hay chậm để chỉnh timer cho phù hợp. Tỷ lệ ON/(ON+OFF) sẽ tính từ 0 – 100% tương ứng với 0 – 4 Kw. Khi bật CP bên trong hộp thì mới chỉ cấp điện cho hệ thống chứ nó vẫn chưa chưng cất được, sau khi chỉnh giá trị timer như mong muốn mới bật công tắc màu đỏ bên trên nắp hộp để tiến hành gia nhiệt và chiết tách. Đối với chiết tách tinh dầu, nhiệt độ của nước ngưng tụ sau khi ra khỏi sinh hàn phải nhỏ hơn 45 0 C. Nếu nhiệt độ nước lớn hơn 45 0 C thì phải chỉnh gốc nghiêng của sinh hàn bé lại hoặc cho nối tiếp với một sinh hàn ống xoắn thuỷ tinh, khi đó tinh dầu và nước mới tách ra triệt để. Van inox ở đáy thiết bị vừa là để xả nước sau khi chiết tách đồng thời cũng là nối tiếp thêm nước khi mực nước trong thiết bị còn quá ít. Do đó không cần đổ quá nhiều nước trong thiết bị ngay lúc đầu vì hết ta sẽ châm thêm. Đối với một số tinh dầu khó chiết tách như tinh dầu nghệ thì phải tiếp nước vài lần, do đó nên nối thiết bị với vòi nước để khi cần nước chỉ cần mở van là nước tự động nạp vào thiết bị. Đối với nước làm nguội sinh hàn phải cho chạy ngược chiều với dòng hơi thì nhiệt độ nước ngưng mới thấp được. 2.2. Điều chế nước rửa chén. Nước ngưng còn chứa tinh dầu được cho vào làm dung môi để điều chế nước rửa chén cùng với các hóa chất LAS, LES, etanol, chất tạo màu . 2.3. Tận dụng bã tràm làm than hoạt tính. Tràm sau khi cất lấy tinh dầu đem phơi khô rồi đốt thành than. Sau đó đem lượng than này nghiền mịn bằng cách cho vào cối giã. Than sau khi đã nghiền trộn với KOH theo tỷ lệ 1 : 1, nung hỗn hợp đó ở nhiệt độ 750 0 C trong thời gian 3h. Sau khi nung xong để nguội rồi cho vào phểu lọc chân không và rửa bằng axid HCl 0,1M. Rửa nhiều lần đến khi hết KOH là được. 3. Kết quả và thảo luận. 3.1. Kết quả khảo sát chiết tinh dầu tràm bằng phương pháp chưng cất lôi cuôn hơi nước Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 406 Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất tinh dầu như nhiệt độ, áp suất, thời gian, độ vụn, vùng nguyên liệu . Qua quá trinh thực nghiệm chúng tôi đã khảo sát được hai yếu tố ảnh hưởng là vùng nguyên liệu và thời gian cất 3.1.1. Ảnh hưởng của vùng nguyên liệu. : 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9 0.91 Quế Sơn Thăng Bình Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của vùng nguyên liệu đến hàm lượng tinh dầu Qua đồ thị chúng tôi thấy vùng nguyên liệu ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu, như chúng tôi kháo sát thì tràm ở Thăng Bình cho hàm lượng tinh dầu cao hơn ở Quế Sơn. 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian cất. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Thời gian cất ( phút) Hàm lượng tinh dầu (% khối lượng) Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian cất đến hàm lượng tinh dầu Qua đồ thị hàm lượng tinh dầu thu được tăng dần trong quá trình cất. Ban đầu hàm lượng tinh dầu tăng nhanh, từ phút 140 trở về sau thì hàm lượng tinh dầu tăng chậm lại, tại phút 140 là 1,02%, phút thứ 160 là 1,03%, phút thứ 180 là 1,035%. Như vậy từ phút thứ 140 – 160 tăng 0,01%, từ phút thứ 160 – 180 tăng 0,005%. Điều này được giải thích là do ban đầu lượng tinh dầu trong nguyên liệu nhiều và khuếch tán ra nước nhiều nên lượng tinh dầu thu được tăng nhanh, đến cuối quá trình cất thì tinh dầu trong nguyên liệu còn rất ít nên lượng tinh dầu thu được ít. Do đó thời gian cất tối ưu là 140 phút. 3.2. Kết quả điều chế nước rửa chén tận dụng nước ngưng Địa phương Hàm lượng tinh dầu (%) (%) Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 407 Bảng 3.1. Kết quả Công thức điều chế nước rửa chén. Hóa chất Hàm lượng (%) LAS 20 LES 10 Etanol 6 EDTA 0.05 Dầu ăn 2 hnit aứhc gnưgn uas cớưN uầd 20 Dầu thơm, chất màu Vừa đủ 100 3.3. Kết quả tận dụng bã tràm làm than hoạt tính. Than hoạt tính thu được trong quá trình thực nghiệm là một chất liệu xốp, màu nâu đen có rất nhiều lỗ lớn nhỏ thích hợp cho việc khử mùi trong nước. Thời gian tiếp xúc của nước với than hoạt tính càng lâu, việc hấp phụ các mùi càng tốt. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Cảnh (1993), Quy hoạch thực nghiệm, Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. [2] Vương Ngọc Chính, Hương liệu mỹ phẩm, NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. [3] Nguyễn Thị Hải Hồng, Phạm Thị Thùy Hương (2001), Đánh giá hàm lượng và chất lượng tinh dầu tràm theo loài và xuất xứ, Phân viện Khoa học Lâm Nghiệp, Nam Bộ. [4] Văn Ngọc Hướng, Hương liệu và ứng dụng, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. [5] Vũ Ngọc Lộ, Những cây tinh dầu quí, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. [6] Hồ Tấn Tài, Các sản phẩm tẩy rửa và chăm sóc cá nhân, Xuất bản lần thứ nhất. [7] Lê Ngọc Thạch (2003), Tinh dầu, NXB Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. [8] Nguyễn Năng Vinh, Kỹ thuật khai thác và sơ chế tinh dầu, NXB Nông Nghiệp. [9] www.chemvn.net. [10] www.thanhoattinh.com.