Đề tài: Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả và lá quất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Hiện nay, có nhiều phương pháp để chiết rút tinh dầu từ thực vật, trong đó có phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đơn giản, dễ thực hiện và cho hiệu xuất thu hồi tinh dầu tương đối cao. Tinh dầu Citrus được sử dụng phổ biến do nó có mùi thơm dễ chịu, có tác dụng trị cảm, giảm stress và thanh nhiệt…Quất thuộc họ Citrus nhưng chưa có công trình nào được nghiên cứu sâu về nó, do đó chúng tôi sẽ thực hiện đề tài “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả và lá Quất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước” và phân tích xác định các tính chất hóa lý của tinh dầu thành phẩm thu được để đánh giá chất lượng và khả năng ứng dụng làm hương liệu của nó.

1 LỜI MỞ ĐẦU Tinh dầu thiên nhiên sản phẩm thông dụng thị trường Nó ứng dụng tương đối phổ biến nhiều lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, y học, mỹ phẩm số lĩnh vực khác… Hiện nay, có nhiều phương pháp để chiết rút tinh dầu từ thực vật, có phương pháp chưng cất lơi nước đơn giản, dễ thực cho hiệu xuất thu hồi tinh dầu tương đối cao Tinh dầu Citrus sử dụng phổ biến có mùi thơm dễ chịu, có tác dụng trị cảm, giảm stress nhiệt…Quất thuộc họ Citrus chưa có cơng trình nghiên cứu sâu nó, thực đề tài “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ Quất phương pháp chưng cất lôi nước” phân tích xác định tính chất hóa- lý tinh dầu thành phẩm thu để đánh giá chất lượng khả ứng dụng làm hương liệu Chương KHÁI QUÁT CHUNG Trong sống hàng ngày ta thường sử dụng tinh dầu thiên nhiên vào nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn chữa bệnh, làm đẹp, nước giải khát, bánh kẹo, sữa tắm, nước hoa…Như nói tinh dầu thiên nhiên giữ vai trị khơng thể thay lĩnh vực y học, dược phẩm, mỹ phẩm…và sống đời thường, thời đại ngày mà xu hướng sử dụng sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên Hiện nay, giới có nhiều cơng trình nghiên cứu tinh dầu, loại tinh dầu thuộc họ Citrus Cam, Chanh, …vì tác dụng ưu việt mang lại nhiệt, giải cảm, giảm stress Tinh dầu từ vỏ quả, hoa thuộc họ Citrus chất tạo mùi hương thơm tự nhiên sản xuất hàng nghìn khối năm Các nghiên cứu tinh chất vật lý, thành phần hóa học hoạt tính sinh học tinh dầu họ Citrus thu nhận kỹ thuật tách chiết đại quan tâm nhiều năm gần Chẳng hạn như, Lin Rouseff (2001) Napapor Thavanapong thuộc khoa Dược, Đại học Silpakorn, Thái Lan (2006) nghiên cứu tinh dầu Bưởi phương pháp ép lạnh; AttiSantos, Serafini, Moyna cs (2005) nghiên cứu xác định điều kiện tối ưu cho việc chiết tinh dầu chanh phương pháp chưng cất nước (HD) chiết CO siêu tới hạn (CO -SFC); M M Ahmad, Salim-ur-rehman, F M Anjum, E E Bajwa (2006) nghiên cứu tinh chất lý học tinh dầu chiết từ vỏ loại Citrus khác (6,7,9,10).Trong nước, có cơng trình nghiên cứu “Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống Citrus họ Rutaceae” Nguyễn Minh Hoàng (2006) hay “Tách tinh dầu alkaloid từ Quất (Citrus japonica Thumb.)” Nguyễn Thị Lý Cs…hay đề tài tốt nghiệp Đại học “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi Năm Roi ( Citrus grandis (L.) Osbeck var grandis) phương pháp chưng cất lôi nước” (2010) Sinh viên Nguyễn Đắc Phát Trường Đại học Nha Trang (2,3,5)  Các dạng chưng cất tinh dầu – Ưu nhược điểm Trong công nghiệp, người ta chia phương pháp chưng cất nước thành ba dạng chính: chưng cất nước (water distillation), chưng cất nước nước (water and steam distillation) chưng cấy nước trực tiếp nước (direct steam distillation) a) Chưng cất nước (Water Distillation): Nguyên liệu nước cho vào Sinh thiết bị Khi đun sôi, nướchàn bay theo tinh dầu, ngưng tụ bay thu hỗn hợp gồm nước tinh dầu, hai thành phần không tan vào nên dễ dàng tách khỏi Nước + Bình hứng Phương Nguyênpháp đơn giản, thiết bị rẻ tiền liệu dễ chế tạo, phù hợp với sở sản xuất nhỏ, vốn đầu tư Tuy nhiên, phương pháp có nhược điểm hiệu suất thấp, chất lượng tinh dầu không cao nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với thiết bị nên dễ bị cháy khét, khó điều chỉnh thơng số kỹ thuật tốc độ nhiệt Hình 1.1 Thiết bị chưng cất nước độ chưng cất b) Chưng cất nước không có nồi riêng (Water and Steam Distillation): Nguyên liệu nước cho vào thiết bị cách vỉ nồi Khi đun sôi, nước bốc lên qua khối nguyên liệu kéo theo tinh dầu thiết bị ngưng tụ Để nguyên liệu khỏi rơi vào phần có nước ta lót vỉ hay nhiều lớp bao tải tùy theo loại nguyên liệu Phương pháp phù hợp với sở sản xuất có qui mơ trung bình So với phương pháp chưng cất nước trực tiếp, phương pháp có ưu điểm hơn, nguyên liệu bị cháy khét khơng tiếp xúc trực tiếp với đáy thiết bị, nhược điểm khác vẫn chưa khắc phục Phương pháp thích hợp cho loại nguyên liệu không chịu nhiệt độ cao Ống ngưng tụ Van khóa Vỉ nồi Nguyên liệu Van xả nước ngưng Nguồn nhiệt Hình 1.2 Thiết bị chưng cất nước khơng có nồi riêng c) Chưng cất nước có nồi riêng (Steam Distillation): Trong phương pháp nước tạo từ nồi riêng dẫn vào thiết bị chưng cất Phương pháp phù hợp với sở sản xuất lớn Ưu điểm phương pháp lúc phục vụ cho nhiều thiết bị chưng cất, điều kiện làm việc công nhân nhẹ nhàng hơn, dễ khí hóa tự động hóa cơng đoạn sản xuất, khống chế tốt thông số công nghệ, rút ngắn thời gian sản xuất Ngoài ra, phương pháp khắc phục tình trạng nguyên liệu bị khê, khét dùng nhiệt để chưng cất theo yêu cầu công nghệ Tuy nhiên, số tinh dầu điều kiện chưng cất nhiệt độ áp suất cao bị phân hủy làm giảm chất lượng Hơn nữa, thiết bị sử dụng phương pháp phức tạp đắt tiền Hơi nước tinh dầu Nước lạnh Nước nóng Tinh dầu Hơi nước Nhiệt Nước hoa Hình 1.3 Thiết bị chưng cất nước có nồi riêng Ưu- nhược điểm phương pháp chưng cất Ưu điểm: - Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản - Thiết bị gọn, dễ chế tạo - Khơng địi hỏi vật liệu phụ phương pháp tẩm trích, hấp thụ - Thời gian chưng cất tương đối nhanh Nhược điểm: - Không hiệu nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp - Chất lượng tinh dầu bị ảnh hưởng tinh dầu có cấu phần dễ bị phân hủy - Không lấy loại nhựa sáp có nguyên liệu (đó chất định hương thiên nhiên có giá trị) - Trong nước chưng ln ln cịn lượng tinh dầu tương đối lớn - Những tinh dầu có nhiệt độ sơi cao thường cho hiệu suất Phương pháp chiết (Extraction) Cơ sở phương pháp dựa tượng thẩm thấu, khuếch tán hòa tan tinh dầu có mơ ngun liệu tiếp xúc với dung môi hữu Phương pháp chiết thường dùng để tách hương liệu dễ bay mà phương pháp chưng cất tỏ hiệu Trong phương pháp nguyên liệu ngâm dung mơi hữu thích hợp, sau cất chân khơng để thu hồi dung mơi, phần cịn lại hỗn hợp tinh dầu sáp gọi tinh dầu cô kết (gọi “concrete oil”) Dùng cồn tuyệt đối hịa tan “concrete oil” để lạnh, phần sáp đông đặc tách loại, phần dịch cịn lại đem chưng cất lơi nước để thu tinh dầu tinh khiết (gọi “absolute oil”) Đây hai dạng sản phẩm chất thơm lưu hành thị trường Yêu cầu dung môi chiết Yếu tố quan trọng cho thành công phương pháp phẩm chất đặc tính dung mơi sử dụng, dung môi chiết cần phải đạt yêu cầu sau:  Hịa tan hồn tồn nhanh chóng cấu phần có mùi thơm ngun liệu  Hịa tan hợp chất khác sáp, nhựa dầu có ngun liệu  Khơng có tác dụng hóa học với tinh dầu  Không biến chất sử dụng lại nhiều lần  Hồn tồn tinh khiết, khơng có mùi lạ, khơng độc, khơng ăn mịn thiết bị, khơng tạo thành hỗn hợp nổ với khơng khí có độ nhớt  Nhiệt độ sơi thấp chưng cất dung dịch ly trích để thu hồi dung môi, nhiệt độ sôi cao ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu Điểm sôi dung môi nên thấp điểm sôi cấu phần dễ bay tinh dầu  Ngồi ra, cần có thêm yếu tố phụ khác như: giá thành thấp, nguồn cung cấp dễ tìm, … Thường khơng có dung môi thỏa mãn tất điều kiện kể Người ta sử dụng dung môi không tan nước (như dietyl ete, ete dầu hỏa, hexan, cloroform…) lẫn dung môi tan nước (như etanol, axeton…) Trong số trường hợp cụ thể, người ta dùng hỗn hợp dung môi Ưu nhược điểm phương pháp - Ưu điểm: Sản phẩm thu theo phương pháp thường có mùi thơm tự nhiên Hiệu suất sản phẩm thu thường cao phương pháp khác - Khuyết điểm: Yêu cầu cao thiết bị, thất dung mơi, quy trình tương đối phức tạp Phương pháp ướp (Enfleurage) Cơ sở phương pháp dựa tượng hấp phụ chất thơm chất béo dạng lỏng hay rắn (vaselin, parafin, dầu oliu mỡ động vật) tinh chế Người ta dùng khay sâu 8cm, rộng 60cm, dài 100cm đáy mặt kính có phủ lớp chất béo để hấp phụ chất thơm Các khay xếp chồng lên nhau, mặt khay xếp nguyên liệu để trích hương để yên khoảng từ 12-72 tùy loại nguyên liệu, sau thay lớp nguyên liệu để hấp phụ từ 10-15 lần cuối thu chất béo có mùi thơm Đem lắc chất béo với etanol cao độ để trích ly tinh dầu, sau để lạnh -100C để loại bỏ hết chất béo bị kéo theo cô đuổi etanol áp suất thấp để thu tinh dầu Kỹ thuật thuờng dùng để chiết hương thơm loài hoa để thu sản phẩm dạng tinh dầu cô đặc (“essence concentrée”) dùng mỹ phẩm Phương pháp ngâm (Hot Maceration) Phương pháp dựa tượng hấp thụ chất thơm loại dầu béo Hoa ngâm dầu béo tinh chế thiết bị làm nóng nước 45-600C thời gian từ 1-2h Sau lần ngâm, vớt hoa cho vào máy vẩy ly tâm để thu hồi dầu cho tiếp nguyên liệu vào Mỗi mẻ dung mơi dùng để chiết 10-15 lần Dầu béo bão hòa chất thơm đem lắc với etanol cô áp suất thấp để thu tinh dầu cô đặc tương tự phương pháp ướp Phương pháp ép (Expression hay Cold Pressing) Phương pháp áp dụng cho loại dược liệu có hàm lượng tinh dầu cao tế bào chứa tinh dầu phần vỏ thuộc chi Citrus Nguyên liệu chiết trích tinh dầu cách ép nhiệt độ thường sử dụng loại máy ép trục vít vơ tận cối ép dùng nêm (giống ép loại dầu béo) Phần thu hỗn hợp gồm tinh dầu dịch cùi dễ dàng tách cách cho thêm nước muối bão hòa, tinh dầu lên có kéo theo phần sáp nhựa Dùng etanol 75 - 800 để hòa tan tinh dầu, sau làm lạnh để loại bỏ sáp Sau cô áp suất thấp để loại bỏ etanol ta có sản phẩm tinh dầu có lẫn nhựa Phương pháp cho hiệu suất 90% so với hàm lượng tinh dầu định lượng phịng thí nghiệm Ngồi ra, ngày người ta sử dụng phương pháp việc ly trích tinh dầu phương pháp chưng cất hay chiết hỗ trợ vi sóng, siêu âm, kỹ thuật vi chiết pha rắn (SPME: Solid phase micro-extraction), kỹ thuật chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical fluid extraction), chiết kết hợp với chưng cất (SDE: Simultaneous distillation extraction),…Tuy nhiên, phương pháp chi phí đắt thiết bị phức tạp nên phổ biến thực tế So với phương pháp phương pháp chưng cất lối nước dễ áp dụng điều kiên phịng thí nghiệm, chi phí đầu tư ít, dễ dàng vận hành, cho hiệu chiết tương đối cao Do chúng tơi áp dụng phương pháp chưng cất lôi nước để chưng cất tinh dầu từ vỏ quất sử dụng cho đề tài Trong số loài thuộc họ Citrus Quất phổ biến vẫn chưa quan tâm nhiều Quất cảnh dễ trồng Việt Nam, việc tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú rẻ tiền để chiết xuất tinh dầu mang lại hiệu kinh tế cao (theo khảo sát thị trường 100.000 đồng/10ml), đồng thời góp phần giải vấn đề mơi trường nóng bỏng nay(11) Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đây, đồng ý Trường Đại học Nha Trang khoa Công nghệ Thực phẩm, hướng dẫn TS Vũ Duy Đơ TS Hồng Thị Huệ An, chúng em tiến hành nghiên cứu thực đề tài: “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ lá Quất phương pháp chưng cất lôi nước” Mục tiêu đề tài là: nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất chiết tinh dầu Quất để làm sở khoa học cho việc sản xuất quy mô công nghiệp Cụ thể là: - Xác lập điều kiện tối ưu cho việc tách chiết tinh dầu từ vỏ Quất phương pháp chưng cất lôi nước - Đưa quy trình chưng cất tối ưu để thu nhận tinh dầu từ vỏ Quất - Xác định chỉ số lý-hóa thành phần hóa học sản phẩm để sử dụng làm hương liệu Kết nghiên cứu đề tài xem sở khoa học ban đầu việc xây dựng quy trình sản xuất tinh dầu từ vỏ Quất quy mô công nghiệp cung cấp dẫn liệu khoa học thành phần hóa học tính chất lý-hóa tinh dầu Quất nhằm phát triển khả ứng dụng khác Do kiến thức kinh nghiệm nghiên cứu cịn hạn chế khó khăn điều kiện thực nghiệm điều kiện kinh phí nên cố gắng song đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận chỉ bảo quý thầy cô góp ý kiến từ bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện Nha Trang, ngày 18 tháng 11 năm 2011 Sinh viên thực Phạm Thị Mỹ Loan Phan Anh quốc 10 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu Nguyên liệu sử dụng tách tinh dầu nghiên cứu vỏ Quất (Citrus japonica Thumb) thu mua từ TP.HCM Nguyên liệu tươi, vỏ có màu vàng sáng bóng đặc trưng, khơng bị nấm mốc xanh tươi, đạt độ trưởng thành không bị sâu bệnh Hình 2.1 Quả Quất Hình 2.2 Lá Quất 2.1.2 Dụng cụ - Thiết bị - Hóa chất a Dụng cụ - Thiết bị - Cân kỹ thuật mg (Shimadzu, Nhật) - Cân kỹ thuật g (Việt Nam) - Cân phân tích 0,1 mg (Satorius, Nhật) - Bộ chưng cất tinh dầu định lượng, có hồi lưu kiểu Clevenger dùng cho tinh dầu nhẹ nước (ISOLAB, Đức) - Bếp đun bình cầu 1000 ml (Trung Quốc) - Máy xay điện (Sanyo, Nhật) - Tủ sấy 10C (Memmert , Đức) - Tủ lạnh trữ mẫu -20 C - Bình đo tỷ trọng 25 ml (Bomex, Trung Quốc) - Buret, pipet, bình tam giác, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh Ét - 32 - 3.5 Kết xác định thời gian chưng cất thích hợp Kết thí nghiệm thể hình 3.7 3.8 (bảng PL8) Hình 3.7 Thể tích tinh dầu vỏ lá các thời gian chưng cất khác nhau(ml) Hình 3.8 Tỉ lệ khối lượng tinh dầu vỏ lá các thời gian chưng cất khác nhau(%) Ét - 33 - Nhận xét giải thích: Nhìn vào đồ thị ta thấy: Thể tích tinh dầu tăng nhanh 10 phút (2,60ml) tương đương với tỉ lệ khối lượng là(2,15%), sau tăng chậm ổn định 60 phút đạt cực đại phút thứ 70 (3,14ml) tương đương với tỉ lệ khối lượng là(2,6%) Tuy nhiên tiếp tục chưng cất thể tích tinh dầu khơng tăng thêm Do vậy, thời gian chưng cất tối ưu với mẫu 70 phút Trong tinh dầu vỏ tăng nhanh 20 phút (0,32ml) tương đương với tỉ lệ khối lượng (0,3%) sau tăng chậm ổn định 40 phút sau tăng chậm dần đạt cực đại chưng cất 80 phút(0,71ml) tương đương với tỉ lệ khối lượng (0,67%) không tăng thêm tiếp tục chưng cất Do vậy, thời gian chưng cất tối ưu mẫu 80 phút So sánh với mẫu quả, mẫu có thời gian chưng cất tối ưu cao thành phần có nhiều chất sáp khiến cho việc thẩm thấu trích ly tinh dầu gặp nhiều khó khăn Vì thế, muốn đạt hiệu thu hồi tối ưu phải tiêu tốn nhiều thời gian (80phút) Qua kết thu từ thí nghiệm ta thấy hiệu suất thu hồi tinh dầu từ Quất cao 3,14ml, chiếm 2,60% khối lượng so với mẫu Trong đó, tinh dầu chiết từ lại (chỉ 0,67% khối lượng), thấp gần 4,5 lần so với Qua cho thấy tận dụng phần Quất sau chưng tết để chiết rút tinh dầu phương án có tính khả thi cao Đồng thời, đầu tư phối hợp với việc chiết rút từ phần mang lại hiệu kinh tế cao cho nhà sản xuất Ét - 34 - 3.6 Đề xuất quy trình tách chiết tinh dầu Quất 3.6.1 Quy trình hồn thiện tách chiết tinh dầu từ Quất Vỏ Quất Xử lý Xay Ngâm Chưng cất lôi nước Tỷ lệ nước/nguyên liệu(v/w): 3/1 Thời gian xay: phút Nồng độ NaCl(w/v): 10% Thời gian ngâm : 3h Thời gian chưng cất: 70 phút Ngưng tụ Phân ly Tinh dầu thô Làm khan Na2SO4 khan Lắng, gạn Tinh dầu Hình 3.9 Sơ đồ quy trình tách chiết tinh dầu từ Quất Ét - 35 - Thuyết minh quy trình: - Chuẩn bị nguyên liệu: Chọn Quất tươi, phần vỏ vàng sáng bóng đạt độ chín kỹ thuật Sau rửa để loại bỏ bụi bẩn tạp chất có nguyên liệu Ta chọn lấy phần vỏ bên cân mẫu thí nghiệm 100g Tiến hành cắt nhỏ sơ nguyên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho trình sau Trong trường hợp số lượng mẫu lớn, sau rửa bảo quản đơng để chủ động nguồn nguyên liệu đảm bảo chất lượng tinh dầu tạo - Xay: Cho nguyên liệu vào máy xay thêm với nước cho tỷ lệ nước/nguyên liệu 3/1 (v/w) Xay nhỏ nguyên liệu phút - Ngâm muối: Thêm NaCl vào nguyên liệu xay nhỏ cho nồng độ NaCl hỗn hợp vào 10% (w/v) tương đương với 30g chuyển hỗn hợp vào bình cầu thiết bị chưng cất lơi nước theo kiểu Clevenger (có hồn lưu nước chưng),lắp kín thiết bị, để n 3giờ - Chưng cất: Tiến hành chưng cất hỗn hợp nguyên liệu xử lý áp suất khí (nhiệt độ 100 C) 70 phút để thu hồi tinh dầu - Ngưng tụ: Hỗn hợp nước tinh dầu thoát vào ống sinh hàn thiết bị chưng cất, tác dụng nước có ống sinh hàn chuyển hóa hỗn hợp từ dạng sang dạng lỏng sau chảy vào phận ngưng tụ thiết bị - Phân ly: Để yên cho hỗn hợp thu phận ngưng tụ đến tách hoàn toàn thành pha Cho lớp tinh dầu bên chảy qua ống xiphơng vào bình hứng để thu tinh dầu thô - Làm khan: Thêm Na SO khan vào bình chứa tinh dầu thơ, vừa thêm vừa khuấy quan sát thấy tinh thể muối Na SO bắt đầu rời - Lắng gạn- Thu tinh dầu: Để lắng hỗn hợp Cho phần tinh dầu làm khan bên chảy qua ống xiphơng vào bình chứa sản phẩm Sản phẩm tinh dầu thu cho vào bình chứa hay lọ sẫm màu, đậy kín, bảo quản tối 2-4 C đem phân phối Ét - 36 3.6.2 Quy trình hồn thiện tách chiết tinh dầu Quất Quất Xử lý Xay Ngâm Chưng cất lôi nước Tỷ lệ nước/nguyên liệu(v/w): 6/1 Thời gian xay: phút Nồng độ NaCl(w/v): 0% Thời gian ngâm : 3h Thời gian chưng cất: 80 phút Ngưng tụ Phân ly Tinh dầu thô Làm khan Na2SO4 khan Lắng, gạn Tinh dầu Hình 3.10 Sơ đồ quy trình tách chiết tinh dầu từ lá Quất Ét - 37 - Thuyết minh quy trình: - Chuẩn bị nguyên liệu: Chọn Quất tươi, màu xanh bóng đạt độ trưởng thành Sau rửa để loại bỏ bụi bẩn tạp chất có nguyên liệu Tiến hành cân mẫu thí nghiệm 100g cắt nhỏ sơ nguyên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho trình sau Trong trường hợp số lượng mẫu lớn, sau rửa bảo quản đơng để chủ động nguồn nguyên liệu đảm bảo chất lượng tinh dầu tạo - Xay: Cho nguyên liệu vào máy xay thêm với nước cho tỷ lệ nước/nguyên liệu 6/1 (v/w) Xay nhỏ nguyên liệu phút - Ngâm: Chuyển hỗn hợp sau xay vào bình cầu thiết bị chưng cất lôi nước theo kiểu Clevenger (có hồn lưu nước chưng),lắp kín thiết bị, để yên 3giờ - Chưng cất: Tiến hành chưng cất hỗn hợp nguyên liệu xử lý áp suất khí (nhiệt độ 100 C) 80 phút để thu hồi tinh dầu - Ngưng tụ: Hỗn hợp nước tinh dầu thoát vào ống sinh hàn thiết bị chưng cất, tác dụng nước có ống sinh hàn chuyển hóa hỗn hợp từ dạng sang dạng lỏng sau chảy vào phận ngưng tụ thiết bị - Phân ly: Để yên cho hỗn hợp thu phận ngưng tụ đến tách hoàn toàn thành pha Cho lớp tinh dầu bên chảy qua ống xiphông vào bình hứng để thu tinh dầu thơ - Làm khan: Thêm Na SO khan vào bình chứa tinh dầu thô, vừa thêm vừa khuấy quan sát thấy tinh thể muối Na SO bắt đầu rời Số lượng Na SO khan phụ thuộc vào lượng nước sau phân ly nhiều hay thí nghiệm chúng tơi lượng Na SO khan sử dụng 3% - Lắng gạn- Thu tinh dầu: Để lắng hỗn hợp Cho phần tinh dầu làm khan bên chảy qua ống xiphơng vào bình chứa sản phẩm Sản phẩm tinh dầu thu cho vào bình chứa hay lọ sẫm màu, đậy kín, bảo quản tối 2-4 C đem phân phối Ét - 38 - 3.7 Kết sản xuất thử nghiệm chiết xuất tinh dầu 3.7.1 Xác định tỷ lệ tinh dầu chiết xuất từ vỏ Quất Tiến hành chưng cất mẫu mẫu theo sơ đồ quy trình đề xuất Kết tỷ lệ tinh dầu chiết xuất từ vỏ thể bảng 3.2 Bảng 3.2 Tỷ lệ tinh dầu chiết xuất từ vỏ lá Quất Mẫu Thí nghiệm Khối lượng mẫu (g) 100,01 Thể tích tinh dầu (ml) 3,15 Hiệu suất chiết rút (%,v/w) 3,15 Hiệu suất chiết rút (%,w/w) 2,60 99,9 3,14 3,14 2,60 100,01 3,14 3,14 2,60 100,03 3,14 3,14 2,60 100,00 100,01 100,01 100,01 0,70 0,71 0,71 0,71 0,70 0,71 0,71 0,71 0,67 0,67 0,67 0,67 Quả Trung bình Lá Trung bình 3.7.2 Kết đánh giá tính chất cảm quan xác định số hóa-lý sản phẩm Mơ tả tính chất cảm quan sản phẩm Một số tính chất cảm quan sản phẩm thu từ qui trình đề xuất thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Bảng mơ tả tính chất cảm quan tinh dầu lá Quất Tinh dầu Tinh dầu Độ suốt Trong suốt Tính chất cảm quan Màu sắc Mùi Không màu Mùi thơm nhẹ, dịu, đặc trưng tinh dầu Tinh dầu Trong suốt Màu vàng nhạt Quất Mùi thơm nồng, hấp dẫn, đặc trưng tinh dầu Quất Kết xác định số hóa- lý sản phẩm Ét - 39 Kết xác định chỉ số hóa- lý tinh dầu Quất thu từ qui trình đề xuất thể bảng 3.4 (xem bảng PL9, PL10, PL11, PL12) Bảng 3.4 Kết xác định các số hóa- lý Tinh dầu Quất Tỷ trọng Tỷ lệ Tinh Chỉ số Chỉ số xà Chỉ số este (d 25 ) dầu hòa acid phịng hóa (IE) tan (IA) (IS) 5,3295 6,732 1,4025 3,6465 34,5 30,8535 Sản phẩm cồn 90 ,ở Tinh dầu 0,8265 25 C(v/v) 0,85/2 Tinh dầu 0,936 1,5/2 Từ kết bảng 3.4 chúng tơi có vài nhận xét sau: - Giá trị tỷ trọng tinh dầu Quất 25 0C nhỏ 1, điều chứng tỏ nhẹ nước thành phần tinh dầu Quất có chứa nhiều hợp chất phân cực dễ bay (có thể alcol, andehyt, xeton…) Như vậy, tinh dầu Quất đa số loại tinh dầu khác bền nhiệt, cần bảo quản chúng nhiệt độ thấp để hạn chế biến đổi xấu ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu thành phẩm Ngoài ra, tinh dầu chiết từ có tỷ trọng lớn từ gần 1(d 25 = 0,936) chứng minh thành phần tinh dầu có chứa hợp chất phân cực với số lượng quả, nên dễ hịa tan mơi trường nước chưng cất Điều góp phần giải thích lượng tinh dầu thu từ lại từ nhiều (0,71ml) - Tỷ lệ tinh dầu hòa tan Cồn 90 , 25 C(v/v) nhiều quả, điều chứng tỏ thành phần tinh dầu có chứa nhiều hợp chất phân cực nên dễ tan nước đặc biệt dễ bị tổn hao mơi trường chưng cất có bổ sung muối Do đó, chưng cất ngun liệu có NaCl khơng lượng tinh dầu thu khơng tăng lên mà cịn giảm đáng kể ( từ 0,71ml xuống 0,3ml nồng độ 10%) - Chỉ số acid (IA) tinh dầu Quất thấp chứng tỏ tinh dầu bền, khó bị nhựa hóa hay biến chất [2] Tuy nhiên, so sánh chỉ số IA, IS, IE tinh dầu Quất so với tinh dầu từ loại Citrus khác chúng có khác biệt lớn (bảng PL13) Điều Ét - 40 - lý giải khác biệt mặt thành phần hóa học phân tích sau - Chỉ số xà phịng hóa (IS) chỉ số este (IE) tinh dầu lại cao tinh dầu nhiều chứng tỏ tinh dầu có chứa nhiều hợp chất este sơi bay nhiệt độ thấp Nếu nhiệt độ cao bị phân hủy tạo sản phẩm phụ làm tổn thất tinh dầu thu hồi, đặc biệt chưng cất có muối Tuy nhiên, so sánh chỉ số IA, IS, IE tinh dầu Quất so với tinh dầu từ loại Citrus khác chúng có khác biệt lớn Điều lý giải từ kết phân tích thành phần hóa học phương pháp GC-MS mục sau 3.7.3 Kết xác định thành phần hóa học tinh dầu Kết xác định thành phần hóa học tinh dầu Quất thu từ qui trình đề xuất thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Kết phân tích GC/MS tinh dầu Quất STT 10 11 12 13 14 15 16 Tên % á-cis-Ocimene 2,00 beta-Phellandrene 0,58 beta-Pinene 1,18 beta-Myrcene 5,91 Octanal 0,88 D-Limonene 79,60 á-Linalool 3,07 p-Menth-3-en,2-isopropenyl-1-vinyl0,30 Cyclohexane,2,4-diisopropenyl-1-methyl-1-vinyl0,39 1H-Cyclopenta[1,3]cyclopropa[1,2]benzene… 3,48 Isocaryophyllene 0,36 Germacrene B 0,45 o-Menth-8-ene-4-methenol, à, à-dimethyl-1-vinyl0,48 Guaiol 0,15 Aristolene 0,26 Eudesm-4(14)-en-11-ol 0,90 100,00 Dựa vào kết phân tích trên, ta thấy thành phần tinh dầu Quất có chứa khoảng 16 cấu tử chiếm chủ yếu D-Limonene(79,6%), 1H-Cyclopenta[1,3]cyclopropa[1,2]benzene…và beta-Myrcene, cấu tử khác chỉ chiếm diện tích nhỏ Đây cấu tử đặc trưng tinh dầu họ Citrus Bảng 3.6 Kết phân tích GC/MS tinh dầu lá Quất STT Tên % Ét - 41 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 alpha-Phellandrene á-cis-Ocimene Bicyclo 4.1.0 heptane,7-(1-methylethylidene) beta-Pinene 2-Cyclohexen-1-ol,4-ethyl-1,4-dimethyl beta-Myrcene Tricyclene Limonene Eucalyptol Camphene Terpinen á-Linalool 1,3,8-P-Menthatriene p-Menth-1-en-4-ol p-Menth-1-en-8-ol Decanal p-Menth-3-ene,2-isopropenyl-1-vinylp-Menth-1-en-4-ol, acetate p-Menth-1-en-8-ol, acetate Xem phổ Cyclobuta[1,2:3,4]dicyclopentene,1,2,3,3a,3bá… Cyclohexane,2,4-diisopropenyl-1-methyl-1-vinylBycyclo[7.2.0]undec-4-ene,4,11,11-trimethyl-8- 0,12 1,19 0,12 3,25 6,39 0,55 0,59 1,73 1,84 2,37 0,16 7,74 0,35 0,30 0,46 0,39 0,30 1,91 0,12 0,07 0,13 1,45 3,19 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 methylene1,5-Cycloundecadiene,8,8-dimethyl-9-methyleneCadinene alpha-Caryophyllene Germacrene D Eudesma-4(11),11-diene Germacrene B Cadia-3,9-diene o-Menth-8-ene-4-methenol, à, à-dimethyl-1-vinylNerolidol 1H-Cycloprop e azulen-4-ol,decahydro-1,1,4,7- 0,57 0,28 0,57 8,47 2,80 2,19 0,20 0,83 18,80 0,71 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 tetramethyl Spathulenol Guai-1(10)-en-11-ol Eudesma-4(14)-en-11-ol Linalyl propanoate Eudesmol Hinesol Xem phổ Guaiol Kauran-18-al,17-(acetyloxy)-,(4beta)5-Azulenemethanol,1,2,3,4,5à,6,7,8-octahydro- 1,02 1,02 0,47 0,51 3,41 4,01 4,93 12,48 1,17 0,26 Ét - 42 44 à,à,3á,8á-tetramethyl-,acetate Phytol 0,57 100,00 Thành phần tinh dầu Quất có chứa nhiều cấu tử (44 cấu tử), chiếm diện tích lớn Nerolidol, Guaiol hợp chất Linalool; Cyclohexane,2,4diisopropenyl-1-methyl-1-vinyl-; Bycyclo[7.2.0]undec-4-ene,4,11,11-trimethyl-8-methylene-; 1,5-Cycloundecadiene,8,8-dimethyl-9-methylene-,đây hợp chất thuộc nhóm ancol Ngồi ra, cịn có nhiều este p-Menth-1-en-4-ol, acetate; p-Menth-1-en-8-ol, acetate, Cadia3,9-diene… có chứa nhiều nhóm terpen Limonene; Cadinene; Terpinen nhóm acid, aldehyt khác Như vậy, tinh dầu Quất có chứa nhiều thành phần phân cực nên sử dụng dung mơi nước hay nước có bổ sung muối để chưng cất dễ tổn hao cấu tử Do vậy, cần tiến hành nghiên cứu thử nghiệm chiết rút tinh dầu Quất với nhiều phương pháp khác đánh giá hiệu suất thu để có đánh giá xác thành phần đặc tính 3.8 Tính sơ chi phí nguyên, vật liệu để tách tinh dầu điều kiện thí nghiệm Kết tính chi phí nguyên, vật liệu để tách tinh dầu từ quất điều kiện thí nghiệm thể bảng 3.7 Bảng 3.7 Chi phí nguyên, vật liệu để tách tinh dầu từ 10 kg vỏ Quất STT Nguyên vật liệu Quả Quất NaCl công nghiệp Na SO công nghiệp Điện Nước cất Nước máy Công lao động Lọ sẫm màu10ml Chi phí khác (vận Lượng sử Đơn giá Thành tiền dụng 48kg 1kg 0,5kg 2kWh 0,3m 2m 3 ngày 32 (VNĐ) 12.000 75.000 75.000 1.500 3.000 1.500 50.000 2.000 (VNĐ) 576.000 75.000 37.500 3.000 900 3.000 150.000 64.000 1.500.000 chuyển, tiếp thị…) Tổng cộng 2.409.400 Ét - 43 Lượng tinh dầu chiết từ 10kg vỏ Quất 3,14ml Như vậy, chi phí sản xuất 10ml tinh dầu Quất ước tính là: (2.409.400/314)*10 =76732 VNĐ Kết tính chi phí nguyên, vật liệu để tách tinh dầu từ quất điều kiện thí nghiệm thể bảng 3.8 Bảng 3.8 Chi phí nguyên vật liệu để tách tinh dầu từ 10 kg lá Quất STT Nguyên vật liệu Lá Quất Na SO công nghiệp Điện Nước cất Nước máy Cơng lao động Lọ sẫm màu10ml Chi phí khác (vận Lượng sử dụng 10kg 0,5kg 2kWh 0,6m 2m 3 ngày chuyển, tiếp thị…) Tổng cộng Đơn giá (VNĐ) 15.000 75.000 1.500 3.000 1.500 50.000 2.000 Thành tiền (VNĐ) 150.000 37.500 3.000 1.800 3.000 150.000 16.000 1.500.000 1.861.300 Lượng tinh dầu chiết từ 10kg Quất 71ml Như vậy, chi phí sản xuất 10ml tinh dầu Quất ước tính là: (1.861.300/71)*10 =262.155 VNĐ So với giá bán loại tinh dầu khác thị trường giá thành sản xuất với sản phẩm tinh dầu chấp nhận Tuy nhiên, sản phẩm tinh dầu Quất có giá thành tương đối cao đề tài tiến hành vào thời điểm khan nguồn nguyên liệu nên giá mua nguyên phẩm cao.Trên thực tế, để vào sản xuất quy mơ lớn ta thực phương án khép kín nên giải vấn đề tồn Đồng thời, tái sử dụng nước chưng chứa NaCl, thu hồi Na 2SO4 nước máy làm mát ống sinh hàn nên tiết kiệm lượng nước dùng Ngồi ra, tận dụng phần nước ngưng để vận dụng công nghệ sản xuất nước hoa, sữa tắm… số lượng tương đối cấu tử tinh dầu hòa tan nên mang đến hương thơm dễ chịu đặc trưng cho sản phẩm sau này, nhờ góp phần làm giảm giá thành sản phẩm Ét - 44 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu rút kết luận sau:  Điều kiện thích hợp để tách chiết tinh dầu Quất phương pháp chưng cất lôi nước sau: - Với tinh dầu quả: Tỷ lệ nước/nguyên liệu 3/1 (v/w), nồng độ NaCl nước ngâm 10% (w/v), thời gian ngâm NaCl 3h chưng cất thời gian 70 phút Hiệu suất tách chiết tương ứng 3,14% (v/w) hay 2,6% (w/w) - Với tinh dầu lá: Tỷ lệ nước/nguyên liệu 6/1 (v/w), thời gian ngâm 3h chưng cất thời gian 80 phút Hiệu suất tách chiết tương ứng 0,71% (v/w) hay 0,66%(w/w)  Tinh dầu Quất thu có số tính chất sau:  Tinh dầu quả: Trong suốt, không màu, mùi thơm nhẹ, dịu, đặc trưng tinh dầu Quất  Tinh dầu lá: Trong suốt, màu vàng nhạt, mùi thơm nồng, hấp dẫn, đặc trưng tinh dầu Quất Hình 3.11 Hình ảnh sản phẩm tinh dầu Quất (tinh dầu - bên trái; tinh dầu - bên phải) Ét - 45 - Các chỉ số vật lý hóa học tinh dầu Quất nằm khoảng giá trị tương ứng tinh dầu họ Citrus công bố  Tinh dầu quả: Tỷ trọng (d 25 ) :0,8265 Tỷ lệ tinh dầu hòa tan cồn 90 ,ở 25 C(v/v): 0,85/2 Các chỉ số hóa-lý: Chỉ số acid(IA): 5,3295 Chỉ số xà phịng hóa(IS): 6,732 Chỉ số este(IE): 1,4025 Tinh dầu lá: Tỷ trọng (d 25 ) : 0,936 Tỷ lệ tinh dầu hòa tan cồn 90 ,ở 25 C(v/v): 1,5/2 Các chỉ số hóa-lý: Chỉ số acid(IA): 3,6465 Chỉ số xà phịng hóa(IS): 34,5 Chỉ số este(IE): 30,8535  Bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) xác định 16 cấu tử tinh dầu Quất D-Limonene thành phần chiếm tỷ lệ cao 44 cấu tử tinh dầu Quất hợp chất thuộc nhóm ancol chiếm tỉ lệ cao Kiến nghị 1/ Tiếp tục nghiên cứu chiết tinh dầu Quất phương pháp đại ( hỗ trợ vi sóng, chiết CO siêu tới hạn,…) để tìm phương pháp chiết tối ưu 2/ Nghiên cứu thử hoạt tính sinh học tinh dầu Quất chủng vi sinh vật khác nhau, từ kết luận khả ứng dụng sản phẩm công nghiệp thực phẩm, y học, mỹ phẩm Ét - 46 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiên, Phùng Gia Tường (1997), “Thực hành hóa sinh học”, NXB Giáo Dục Nguyễn Minh Hoàng (2006), “Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống Citrus họ Rutaceae”, khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Lý, Lê Thị Đề Oanh, Phan Thị Bảo Vy, Huỳnh Mai Thảo, “Tách tinh dầu alkaloid từ Quất (Citrus japonica Thumb.)”, Hội nghị khoa học công nghệ lần 9, Khoa cơng nghệ hóa học-Đại học Bách Khoa HCM Nguyễn Thị Thảo Trân, Trịnh Hoàng Hiếu, Lê Ngọc Thạch,”Khảo sát tinh dầu vỏ trái tắc”(Fortunella japonica, Thumb), Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 12, Số 10 – 2009, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Nguyễn Văn Minh, “Các phương pháp sản xuất tinh dầu”, Báo điện tử http://www.ioop.org.vn/vn/ - Viện nghiên cứu dầu có dầu - Bản tin khoa học cơng nghệ Nguyễn Đắc Phát (2010), “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi Năm Roi (Citrus grandis (L.) Osbeck var grandis) phương pháp chưng cất lôi nước”, khoa Chế Biến, Đại học Nha Trang Atti-Santos, A C., Serafini, L A., Moyna, P., (2005), Extraction of Essential Oils from Lime (Citrus latifolia Tanaka) by Hydrodistillation and Supercritical Carbon Dioxide, Brazilian Archives of Biology and Technology, Vol.48 (1), p 155-160 Ahmad, M M., Salim-ur-rehman, Anjum, F M., Bajwa, E E (2006), Comparative physical examination of various Citrus pell essential oil, Int J Agri Biol., Vol 8, No 2, p.186-190 AOAC International CD-ROM (2000), AOAC Official Method 945.06, Specific Gravity (Apparent) of Distilled Liquors, Pycnometer Method 10.Dharmawan, J., (2008), Characterization of Volatile Compounds in selected Citrus Fruits from Asia, Doctor Thesis, Dept Chemistry, NUS, Singapore 11 Thavanapong, N (2006), The essential oil from peel and flower or Citrus Maxima, Master Thesis, Dept Pharmacology, Silpakorn University 12 http://tinhdau.vn 13.http://webphunu.net/content/cach-nau-che-dau-xanh ... tách chiết tinh dầu từ Quất  Quy trình chung dự kiến tách chiết tinh dầu Quất phương pháp chưng cất lôi nước trình bày hình 2.3 14 Nguyên liệu Xử lý Xay Ngâm Chưng cất lôi nước Nghiên cứu tỷ... nghiên cứu thực đề tài: ? ?Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ lá Quất phương pháp chưng cất lôi nước? ?? Mục tiêu đề tài là: nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất chiết tinh dầu Quất để... xuất quy mô công nghiệp Cụ thể là: - Xác lập điều kiện tối ưu cho việc tách chiết tinh dầu từ vỏ Quất phương pháp chưng cất lơi nước - Đưa quy trình chưng cất tối ưu để thu nhận tinh dầu từ vỏ