1.10.1. Tính chất vật lý của tinh dầu vỏ bưởi
Tinh dầu vỏ bưởi bán trên thị trường thường có hai màu: màu hơi vàng (trích ly bằng phương pháp vi sóng) và trong suốt. Có mùi thơm tự nhiên của vỏ bưởi. Các thông số vật lý như sau:
Bảng 1.2. Thông số vật lý của tinh dầu vỏ bưởi bán trên thị trường [5]
Thông số Giá trị
Tỷ trọng (g/cm3) 0,824
Chỉ số khúc xạ 14700
Chỉ số acid (IA) 0,790
Chỉ số ester (IE) 10,640
1.10.2. Thành phần tinh dầu của vỏ bưởi [5]
Nói chung thành phần hoá học của tinh dầu vỏ bưởi không nhiều như các vỏ
citrus khác còn tùy thuộc vào giống, điều kiên canh tác, thỗ nhưỡng.... Trong đó các
chất của nhóm hidrocacbon chiếm hàm lượng cao và với tỉ lệ như sau:
d - limonen: 86 - 95% γ - tecpen: 0,5 - 0,8%
α - pinen: 0,2 - 1,6% α-phellandren và β-phellandren: 1%
Andehit chính trong tinh dầu vỏ bưởi là octanal và decanal.
Nhóm ancol trong tinh dầu vỏ bưởi chứa bốn chất có giá trị như octanol, terpineol, terpinen-4-ol, linalool chiếm khoảng 0,4% .
Ứng dụng của tinh dầu chi citrus trong đời sống xã hội rất phong phú và đa dạng, trước tiên cần kể đến việc sử dụng chất thơm trong công nghệ thực phẩm, nước uống sau đó là công nghệ dược phẩm, hoá mỹ phẩm.
1.11.1. Ứng dụng trong công nghiệp nước uống
Nước quả cô đặc: Nước quả cô đặc thường bị mất mùi sau quá trình chế biến. Người ta đã cho thêm hương của vỏ quả và phần hương thu hồi trong nước quả để tăng thêm vị hấp dẫn của nước quả.
Nước uống không có rượu: Hiện nay các nước trên thế giới đã sử dụng tinh dầu citrus như cam, chanh, bưởi trong công nghiệp nước uống soda, limonad, xiro.
Rượu: Tinh dầu chi citrus đã được dùng phổ biến trong công nghiệp sản xuất
rượu như rượu cam, rượu chanh, rượu quýt, nhằm kích thích khẩu vị.
1.11.2. Ứng dụng trong các ngành thực phẩm
Kẹo, bánh: Có thể dùng tinh dầu cam, chanh, bưởi trong sản xuất kẹo, bánh làm cho kẹo, bánh có hương vị đặc trưng và hấp dẫn.
Kem, chè: Trong công nghiệp sản xuất kem người ta thường dùng hương của tinh dầu citrus làm tăng hương vị kem, chè bưởi.
1.11.3. Ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm
Trong tinh dầu vỏ citrus (bưởi Năm Roi) chiếm tỉ lệ cao là d-limonen, chất này
có tác dụng làm tan sỏi mật, người ta đã đưa ra một chế phẩm mà trong thành phần chế phẩm dùng để tiêm có 77 - 99,8% limonen. Chế phẩm có 94% limonen, 1% monoleat sorbit và 5% cồn đã được tiến hành thử nghiệm và cho kết quả tốt.
Quả bưởi là một phần quen thuộc trong chế độ ăn của con người. Trong quả chứa nhiều vitamin C và các thành phần dinh dưỡng như kali, axit folic, pectin và chất xơ...là thành phần rất quan trọng cho sức khoẻ của con người [9].
CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 2.1. Các phương pháp chiết tinh dầu bưởi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp chiết xuất tinh dầu từ thiên nhiên. Nhưng dù đi từ bất cứ phương pháp nào cũng có các điểm chung sau:
+ Tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu
+ Quy trình khai thác phải phù hợp nguyên liệu
+ Tinh dầu phải được lấy triệt để khỏi nguyên liệu, với chi phí thấp nhất
Nguyên lý trích ly của tất cả các phương pháp trên đều dựa vào đặc tính của tinh dầu như sau:
+ Dễ bay hơi
+ Lôi cuốn theo hơi nước ở nhiệt độ dưới 1000C
+ Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ
Trên thực tế có các phương pháp khác nhau để điều chế tinh dầu vỏ bưởi như: ngâm, ép, chưng cất lôi cuốn hơi nước, chưng hơi nước, lò vi sóng, tẩm trích. Và
phương pháp tiên tiến nhất hiện nay là dùng CO2 siêu tới hạn (Supercritical Fliud
Extraction), dùng để chiết hầu hết mọi loại tinh dầu với tỷ lệ thu tinh dầu cao nhất.
2.1.1. Phương pháp ép
Tinh dầu cam, quýt, bưởi đều được chiết xuất bằng phương pháp này. Đơn giản là bóp nát vỏ, bộ phận chứa nhiều giọt tinh dầu nhất. Với phương pháp ép, người ta có thể lấy trọn vẹn hết tinh dầu trong thực vật.
2.1.2. Phương pháp tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi
Phương pháp này có nhiều ưu điểm vì tiến hành ở nhiệt độ phòng, nên thành phần hóa học của tinh dầu ít bị thay đổi.
Phương pháp này không những được áp dụng để ly trích cô kết (concrete) từ
hoa mà còn dùng để tận trích khi các phương pháp khác không ly trích hết hoặc
dùng để ly trích các loại nhựa dầu (oleoresin) làm gia vị.
a. Nguyên tắc
Dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các mô cây đối với các dung môi hữu cơ.
Yếu tố quan trọng nhất cho sự thành công của phương pháp này là phẩm chất và đặc tính của dung môi sử dụng, do đó dung môi dùng trong tẩm trích cần phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong nguyên
liệu
+ Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên liệu
+ Không có tác dụng hóa học với tinh dầu
+ Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần
+ Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết bị,
không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém
+ Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch ly trích để thu hồi dung môi,
nhiệt độ sôi cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu. Điểm sôi của dung môi nên thấp hơn điểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất trong tinh dầu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Ngoài ra, cần có thêm những yếu tố phụ khác như: giá thành thấp, nguồn
cung cấp dễ tìm, …
Thường thì không có dung môi nào thỏa mãn tất cả những điều kiện kể trên. Người ta sử dụng cả dung môi không tan trong nước như: dietyl eter, ete dầu hỏa, hexan, cloroform … lẫn dung môi tan trong nước như: etanol, aceton … Trong một số trường hợp cụ thể, người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi.
c. Quy trình tẩm trích
Phương pháp ly trích này thích hợp cho các nguyên liệu có chứa lượng tinh dầu không lớn lắm hoặc có chứa những cấu phần tan được trong nước và không chịu được nhiệt độ quá cao. Quy trình kỹ thuật gồm các giai đoạn sau đây:
Tẩm trích: Nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa. Trong một
số trường hợp, để gia tăng khả năng ly trích, nguyên liệu cần được xay nhỏ trước. Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi cần được xáo trộn đều trong suốt thời gian ly trích. Nên khảo sát trước xem việc gia nhiệt có cần thiết hay không, nếu cần, cũng
không nên gia nhiệt quá 50oC để không ảnh hưởng đến mùi thơm của sản phẩm sau
nhất định, tùy theo nguyên liệu. Tách nước (nếu có) ra khỏi dung dịch, rồi làm khan
bằng Na2SO4 và lọc. Dung môi phải được thu hồi ở nhiệt độ càng thấp càng tốt để
tránh tình trạng sản phẩm bị mất mát và phân hủy. Do đó, nên loại dung môi ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp chưng cất dưới áp suất kém (cô quay chân không). Dung môi thu hồi có thể dùng để ly trích lần nguyên liệu kế tiếp.
Xử lý sản phẩm ly trích: Sau khi thu hồi hoàn toàn dung môi, sản phẩm là một
chất đặc sệt gồm có tinh dầu và một số hợp chất khác như nhựa, sáp, chất béo, cho nên cần phải tách riêng tinh dầu ra. Chất đặc sệt này đem đi chưng cất bằng hơi nước để tách riêng tinh dầu ra. Tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, nhưng khối lượng thu được kém, ngoài ra tinh dầu này có chứa một số cấu phần thơm có nhiệt độ sôi cao nên có tính chất định hương rất tốt.
Tách dung dịch từ bã: Sau khi tháo hết dung dịch ly trích ra khỏi hệ thống,
trong bã còn chứa một lượng dung dịch rất lớn (khoảng 20-30% lượng dung môi ly trích). Phần dung dịch còn lại nằm trong nguyên liệu thường được lấy ra bằng phương pháp chưng cất hơi nước (trường hợp dung môi không tan trong nước), hoặc ly tâm, lọc ép (trường hợp dung môi tan trong nước). Sau đó, dung dịch này cũng được tách nước, làm khan và nhập chung với dung dịch ly trích.
Chất lượng thành phẩm và hiệu quả của phương pháp ly trích này phụ thuộc chủ yếu vào dung môi dùng để ly trích. Để đạt kết quả tốt thì dung môi sử dụng phải thoả mãn được các yêu cầu đã được trình bày ở trên.
Vì dung môi dễ bay hơi nên chúng ta cần phải lưu ý đến tỉ lệ thất thoát dung môi trong quy trình ly trích vì việc này có thể ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sản phẩm.
d. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm: sản phẩm thu được theo phương pháp này thường có mùi thơm tự
nhiên. Hiệu suất sản phẩm thu được thường cao hơn các phương pháp khác.
Nhược điểm
+ Thất thoát dung môi
+ Quy trình tương đối phức tạp
2.1.3. Phương pháp chưng cất hơi nước
Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định. Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn.
a. Lý thuyết chưng cất
Chưng cất có thể được định nghĩa là: “Sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng”. Trong trường hợp đơn giản, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng là tổng của hai áp suất hơi riêng phần. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ tương ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần bách phân của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại. Nếu vẽ đường cong áp suất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong áp suất hơi tổng cộng, thì ứng với một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ sôi tương ứng của hỗn hợp và nhận thấy là nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi
của từng hợp chất. Ví dụ, ở áp suất 760 mmHg nước sôi ở 100oC và benzen sôi ở
80oC và chúng là hai chất lỏng không tan vào nhau. Thực hành cho thấy, nếu đun
hỗn hợp này dưới áp suất 760 mmHg nó sẽ sôi ở 69oC cho đến khi nào còn hỗn hợp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hai pha lỏng với bất kì tỷ lệ nào. Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy, tại
69oC, áp suất hơi của nước là 225 mmHg và benzen là 535 mmHg.
b. Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước
Sự khuếch tán: Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô
chứa tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi. Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu. Quá trình chưng cất hơi nước được mô tả như sau: Ở nhiệt độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật. Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi nước cuốn đi. Còn nước đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục bị hòa tan vào lượng nước này. Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết.
Như vậy, sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong trường hợp chưng cất sử dụng hơi nước, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô. Nhưng nếu lượng nước sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa những cấu phần tan dễ trong nước.
Ngoài ra, vì nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần làm cho lớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước có thể đi xuyên ngang lớp này đồng đều và dễ dàng.
Vì các cấu phần trong tinh dầu được chưng cất hơi nước theo nguyên tắc nói trên cho nên thông thường những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước. Thí dụ, khi chưng cất hơi nước hạt caraway nghiền nhỏ và không nghiền, đối với hạt không nghiền thì carvon (nhiệt độ sôi cao nhưng tan nhiều trong nước) sẽ ra trước, còn limonen (nhiệt độ sôi thấp, nhưng ít tan trong nước) sẽ ra sau.
Sự thủy phân: Những cấu phần ester trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho
ra acid và ancol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó, để hạn chế hiện tượng này, sự chưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt.
Nhiệt độ: Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng
hơi nước quá nhiệt (trên 100oC) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng
hết các tinh dầu đều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên vấn đề là làm sao cho thời gian chịu nhiệt độ cao của tinh dầu càng ngắn càng tốt.
Tóm lại, dù ba ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng thực tế thì chúng có liên quan với nhau và quy về ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ, sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũng tăng theo.
Trong công nghiệp, dựa trên thực hành, người ta chia các phương pháp chưng cất hơi nước ra thành ba loại chính:
+ Chưng cất bằng nước
+ Chưng cất bằng nước và hơi nước
+ Chưng cất bằng hơi nước
2.1.4. Chưng cất bằng nước
Trong trường hợp này, nước phủ kín nguyên liệu, nhưng phải chừa một khoảng không gian tương đối lớn phía bên trên lớp nước, để tránh khi nước sôi mạnh làm văng chất nạp qua hệ thống hoàn lưu. Nhiệt cung cấp có thể đun trực tiếp bằng củi lửa hoặc bằng hơi nước dẫn từ nồi hơi vào (sử dụng bình có hai lớp đáy). Trong trường hợp chất nạp quá mịn, lắng chặt xuống đáy nồi, lúc đó nồi phải trang bị những cánh khuấy trộn đều bên trong trong suốt thời gian chưng cất.
Sự chưng cất này không thích hợp với những tinh dầu dễ bị thủy giải. Những nguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phương pháp này. Những cấu phần có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nước sẽ khó hóa hơi trong khối lượng lớn nước phủ đầy, khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ thiếu những chất này. Thí dụ điển hình là mùi tinh dầu hoa hồng thu được từ phương pháp chưng cất hơi nước kém hơn sản phẩm tẩm trích vì eugenol và ancol phenetil nằm lại trong nước khá nhiều, vì thế người ta chỉ dùng phương pháp này khi không thể sử dụng các phương pháp khác.
a. Ưu điểm
+ Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản
b. Nhược điểm
+ Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp
+ Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu
phần dễ bị phân hủy
+ Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất
định hương thiên nhiên rất có giá trị)
+ Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém