Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ lá cây bạch đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

DSpace JSPUI DSpace preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets Learn More (http://www.dspace.org)

Thư viện số Đại học Bà Rịa ­ Vũng Tàu (/) / 03. Đại học Bà Rịa ­ Vũng Tàu (/handle/TVDHBRVT/4229) / Khoá luận tốt nghiệp (/handle/TVDHBRVT/4231) / Kỹ thuật ­ Kinh tế biển (/handle/TVDHBRVT/13739) / Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học (KLTN­BVU) (/handle/TVDHBRVT/13741)

Please use this identifier to cite or link to this item: http://thuvienso.bvu.edu.vn/handle/TVDHBRVT/14890

Title:

Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ lá cây bạch đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước: Đồ án tốt nghiệp

Authors:

Nguyễn, Quang Thái (GVHD) (/browse? type=author&value=Nguy%E1%BB%85n%2C+Quang+Th%C3%A1i+%28GVHD%29) Đoàn, Ngọc Dũng (/browse?type=author&value=%C4%90o%C3%A0n%2C+Ng%E1%BB%8Dc+D%C5%A9ng)

Keywords:

Cây bạch đàn ­­ Phương pháp chưng cất ­­ Đồ án tốt nghiệp

Issue Date:

2016

Publisher:

Trường Đại học Bà Rịa ­ Vũng Tàu. Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

URI:

http://thuvienso.bvu.edu.vn/handle/TVDHBRVT/14890 (http://thuvienso.bvu.edu.vn/handle/TVDHBRVT/14890)

Appears in Collections:

Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học (KLTN­BVU) (/handle/TVDHBRVT/13741)

Files in This Item: File

Description

Doan­Ngoc­Dung.pdf (/bitstream/TVDHBRVT/14890/1/Doan­Ngoc­ Dung.pdf)

Size

Format

2,36 MB

Adobe PDF

Sign in to read (/mydspace)

Show full item record (/handle/TVDHBRVT/14890?mode=full)  (/handle/TVDHBRVT/14890/statistics)

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Chat với chúng tôi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA- VŨNG TÀU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT TINH DẦU TỪ LÁ CÂY BẠCH ĐÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC

Trình độ đào tạo

: Đại học chính quy

Ngành đào tạo

: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

Chuyên ngành

: Hóa dầu

Giảng viên hướng dẫn : Ths. Nguyễn Quang Thái Sinh viên thực hiện

: Đoàn Ngọc Dũng

Mã số sinh viên

: 12030191

Lớp

: DH12HD

Niên khóa

: 2012 – 2016

Vũng Tàu, tháng 07 năm 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA HÓA HỌC & CNTP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Đoàn Ngọc Dũng

Ngày sinh:01/11/1993

MSSV

: 12030191

Lớp: DH12HD

Địa chỉ

: 41 Lô 3- Đường Bình Gĩa- Phường 10 –TP Vũng Tàu

E-mail

: doanngocdung93@gmail.com

Trình độ đào tạo: Đại Học Hệ đào tạo

: Chính Quy

Ngành

: Công nghệ kỹ thuật hóa học

Chuyên ngành

: Hóa Dầu

1. Tên đề tài: Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ lá cây Bạch Đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

2. Giảng viên hướng dẫn: Ths. Nguyễn Quang Thái 3. Ngày giao đề tài: 15/02/2016 4. Ngày hoàn thành đề tài khoa học: 20/6/2016 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày tháng năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên)

Ths. Nguyễn Quang Thái

Đoàn Ngọc Dũng

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình thực hiện đồ án của mình, tôi xin cam đoan những số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm là hoàn toàn chính xác và không sao chép từ bất kì đề tài, công trình nghiên cứu nào. Các phần trích dẫn nội dung từ các tài liệu tham khảo đã được ghi rõ trong phần Tài liệu tham khảo cuối của đồ án.

Tôi xin cam đoan những điều trên là sự thật và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này.

Vũng Tàu, ngày

tháng

năm 2016

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(ký và ghi rõ họ tên)

Đoàn Ngọc Dũng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. ..............................................................................................................................

Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2016 Xác nhận của giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. ..............................................................................................................................

Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2016 Xác nhận của giáo viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt đề tài này, không chỉ có sự nỗ lực của bản thân, mà còn có sự hỗ trợ và giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình, trong đó em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến: ThS. Nguyễn Quang Thái là giảng viên trực tiếp hướng dẫn và định hướng cho quá trình nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi và chỉ bảo ân cần để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài này.

Xin gửi lời cảm ơn quý thầy, cô phụ trách phòng thí nghiệm đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài này.

Cảm ơn quý thầy, cô Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu, Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm đã dạy dỗ và truyện đạt những kiến thức quý báu để giúp tôi trang bị kiến thức cần thiết trong thời gian tôi học tập tại trường.

Xin chân thành cảm ơn đến quý thầy, cô trong hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp đã dành chút thời gian quý báu để đọc và đưa những lời nhận xét giúp tôi hoàn thiện hơn về đề tài này.

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè và gia đình đã là chỗ dựa vững chắc về mặt tinh thần và vật chất, để tôi có thể hoàn thành đồ án trong suốt thời gian vừa qua.

Xin ghi lại đây lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất!

Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2016 Sinh viên

Đoàn Ngọc Dũng

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ...............................................................................................

DANH MỤC HÌNH ................................................................................................

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..............................................................

LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 01 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .....................................................03

1. Nguồn gốc ................................................................................................ 03 1.1. Nguồn gốc di thực ............................................................................... 03 1.2. Mô tả ................................................................................................... 03 1.3. Gieo trồng .......................................................................................... 05 1.3.1. Chọn giống .................................................................................... 05 1.3.2. Kỹ thuật trồng ............................................................................... 06 1.3.3. Thu hái và Bảo quản ..................................................................... 07 1.4. Công dụng ........................................................................................... 08 1.5. Giới thiệu về tinh dầu.......................................................................... 08 1.5.1. Khái niệm về tinh dầu .................................................................. 08 1.5.2. Nguồn gốc và sự phát triến của tinh dầu ...................................... 09 1.5.3. Tính chất vật lý và các thành phần hoá học trong tinh dầu .......... 10 1.5.3.1. Tính chất vật lý của tinh dầu .................................................... 10 1.5.3.2. Các thành phần hóa học trong tinh dầu ................................... 10 1.5.3.3. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật ........................... 10 1.5.3.4. Sinh tổng hợp tinh dầu trong cơ thể thực vật........................... 14 1.6. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của tinh dầu Bạch Đàn ............ 17 1.6.1. Tính chất vật lý của tinh dầu Bạch Đàn ........................................ 17 1.6.2. Thành phần hoá học của tinh dầu Bạch Đàn ................................ 17 1.6.3. Ứng dụng của tinh dầu .................................................................. 19 1.6.3.1. Trong công nghệ thực phẩm .................................................... 19 1.6.3.2. Trong y học .............................................................................. 19 1.6.3.3. Trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm ..................................... 20 1.7. Các phương pháp sản xuất tinh dầu .................................................... 20 1.7.1. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước (Hydrodistillation) .... 21 1.7.1.1. Nguyên lí của phương pháp ..................................................... 21 1.7.1.2. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất ......................... 21 1.7.1.3. Ưu nhược điểm của phương pháp ............................................ 23 1.7.2. Các phương pháp khác .................................................................. 24 1.7.2.1 Phương pháp chiết (Extraction) ................................................ 24 1.7.2.2. Phương pháp ướp (Enfleurage) ................................................ 25

1.7.2.3. Phương pháp ngâm (Hot Maceration) ..................................... 26 1.7.2.4. Phương pháp ép (Expression hay Cold Pressing) .................... 26 1.7.2.5. Phương pháp vi sóng................................................................ 26 1.7.3.Các dạng sản phẩm trong quá trình tách chiết tinh dầu ................. 29 1.8. Các phương pháp phân tích sắc ký ..................................................... 30 1.8.1. Phương pháp phân tích sắc ký lớp mỏng (TLC)........................... 30 1.8.2. Phương pháp phân tích sắc ký lớp mỏng (GC)............................. 30 1.8.3. Phương pháp phân tích sắc ký khối phổ (GC/MS) ....................... 31 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ........................................................................33 2.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 33 2.1.1. Nguyên liệu chính ......................................................................... 33 2.1.2. Thời gian lấy mẫu ......................................................................... 33 2.1.3. Dụng cụ - thiết bị- hóa chất .......................................................... 33 2.2. Phương pháp thực nghiệm ................................................................. 34 2.2.1. Thu nguyên liệu và xử lý nguyên liệu .......................................... 34 2.2.2. Phương pháp chưng cất ................................................................. 34 2.2.3. Dự kiến quy trình chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn liễu ............... 35 2.2.4. Thực nghiệm xác định tỷ lệ nước/ nguyên liệu ............................ 37 2.2.5. Thực nghiệm xác định nồng độ NaCl trong nước ngâm .............. 39 2.2.6. Thực nghiệm xác định thời gian ngâm hỗn hợp ........................... 41 2.2.7. Thực nghiệm xác định thời gian chưng cất .................................. 43 2.3. Phương pháp xác định danh các cấu tử thành phần có trong tinh dầu lá Bạch Đàn liễu .............................................................................................. 45 2.4. Phương pháp xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu ................................. 46 2.5. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................. 46 CHƯƠNG 3 :KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .....................47 3.1. Kết quả xác định tỷ lệ nước/nguyên liệu thích hợp ............................ 47 3.2. Kết quả xác định nồng độ NaCl trong nước ngâm ............................. 49 3.3. Kết quả xác định thời gian ngâm NaCl thích hợp .............................. 51 3.4. Kết quả xác định thời gian chưng cất thích hợp ................................. 53 3.5. Đề xuất quy trình chưng cất tinh dầu Bạch Đàn Liễu ........................ 56 3.6. Kết quả xác định thành phần hóa học của tinh dầu ............................ 57 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................60 1. Kết luận ................................................................................................... 60 2. Kiến nghị ................................................................................................ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 61 PHỤ LỤC............................................................................................................ 63

DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Thông số vật lý của tinh dầu Bạch Đàn bán trên thị trường......... 17 Bảng 3.1. Các thông số sử dụng để khảo sát tỷ lệ dung môi ........................ 47 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ dung môi ảnh hưởng đến tỷ lệ tinh dầu .... 47 Bảng 3.3. Các thông số sử dụng để khảo sát nồng độ NaCl ......................... 49 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaCl đến tỷ lệ tinh dầu ..... 49 Bảng 3.5. Các thông số sử dụng để khảo sát thởi gian ngâm ....................... 51 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát sự anh hưởng của quá trình ngâm..................... 51 Bảng 3.7. Các thông số sử dụng để khảo sát thời gian chưng cất................. 53 Bảng 3.8. Lượng tinh dầu thu được theo thời gian chưng cất ...................... 54

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Trang Hình 1.1. Bạch Đàn Đỏ ................................................................................... 04 Hình 1.2. Bạch Đàn Trắng .............................................................................. 04 Hình 1.3. Bạch Đàn lá nhỏ .............................................................................. 05 Hình 1.4. Bạch Đàn Liễu tại đường Bình Giã -TP. Vũng Tàu ....................... 05 Hình 1.5. Hình ảnh sự tập trung của tinh dầu trong lá .................................... 16 Hình 1.6. Thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước cổ điển ................................. 21 Hình 1.7. Sắc ký Lớp mỏng ............................................................................ 30 Hình 1.8. Máy sắc ký khí ................................................................................ 31 Hình 1.9. Máy sắc ký khối phổ ....................................................................... 32 Hình 2.1. Lá Bạch Đàn Liễu tại TP.Vũng Tàu ............................................... 33 Hình 2.2. Lá Bạch Đàn được xử lý tạp chất và làm sạch................................ 34 Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống chưng cất tinh dầu bạch đàn liễu ........................... 36 Hình 3.1. Mẫu tinh dầu Bạch Đàn đem phân tích ........................................... 58 Hình 3.2. Sắc kí đồ tinh dầu lá Bạch Đàn Liễu............................................... 58 Hình 3.3. Kết quả phân tích thành phần hóa học của tinh dầu ....................... 59 Biểu đồ 3.1. Thể hiện lượng tinh dầu thu được phụ thuộc vào tỷ lệ dung môi ......................................................................................................................... 48 Biểu đồ 3.2. Thể hiện tỷ lệ tinh dầu thu được phụ thuộc vào nồng độ NaCl . ......................................................................................................................... 50 Biểu đồ 3.3. Thể hiện sự ảnh hưởng của quá trình ngâm đến hiệu suất tinh dầu ................................................................................................................... 52 Biểu đồ 3.4. Thể hiện lượng tinh dầu thu được phụ thuộc vào thời gian chưng cất ......................................................................................................... 55 Sơ đồ 2.1. Quy trình công nghệ chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn liễu............ 35 Sơ đồ 2.2. Quy trình công nghệ xác định tỷ lệ nước bổ sung ......................... 38 Sơ đồ 2.3. Xác định hàm lượng NaCl bổ sung trong nước ngâm,chiết .......... 40 Sơ đồ 2.4. Thực nghiêm xác định thời gian ngâm NaCl................................. 42 Sơ đồ 2.5. Thực nghiệm xác định thời gian chưng cất ................................... 44 Sơ đồ 3.1. Quy trình hoàn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Bạch Đàn Liễu ...... 56

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TLC:

Thin Layer Chromatography ( Sắc ký lớp mỏng)

GC:

Gas Chromatography (Sắc ký khí)

GC-MS:

Gas Chromatography- Spectroscopy ( Sắc ký khí ghép khối phổ )

H:

Hour (Giờ )

v/w:

Volume/weight ( Thể tích / khối lượng )

w/v:

Weight/ volume ( Khối lượng/ thể tích )

Đề Tài Khoa Học Trương- Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

LỜI MỞ ĐẦU Tinh dầu thiên nhiên hiện nay là một sản phẩm khá thông dụng trên thị trường. Nó được ứng dụng tương đối phổ biến trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, y học, mỹ phẩm và một số lĩnh vực khác…

Việt Nam với điều kiện thiên nhiên nhiệt đới rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực vật, trong đó các loại cây có chứa tinh dầu đang được khắng định là dồi dào và độc đáo. Trong đó, giống E.exserta F.V.Muell họ Sim (Myrtaceae) tuy có tiềm năng lớn song chưa được khai thác, tận dụng, hầu như chỉ mới sử dụng thân, chưa chế biến và tận dụng tinh dầu từ lá. Cho nên hàng năm chúng ta còn phải nhập một lượng tinh dầu Bạch Đàn khá lớn để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ. Vì lý do đó tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước” nhằm mục đích tìm ra điều kiện tối ưu trong việc ly trích tinh dầu, xác định các thành phần hóa học và ứng dụng tính kháng khuẩn của tinh dầu Bạch Đàn trên một số sản phẩm của tinh dầu từ lá giống E.exserta F.V.Muell và đặc biệt là lá của cây Bạch Đàn.

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 từ giống E.exserta F.V.Muell được sử dụng phổ biến do nó có mùi thơm dễ chịu, có tác dụng trị cảm, giảm stress và thanh nhiệt…Bạch Đàn thuộc họ Sim (Myrtaceae) nhưng chưa có công trình nào được nghiên cứu sâu về nó, đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất tinh dầu có giá trị kinh tế cao.

Mục đích nghiên cứu của đề tài : Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Cụ thể là: - Xác lập điều kiện tối ưu cho việc tách chiết tinh dầu từ lá Bạch Đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Đưa ra quy trình chưng cất tối ưu để thu nhận tinh dầu từ lá Bạch Đàn.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

1

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- Đưa ra một số khả năng ứng dụng của tinh dầu trong đời sống. Ý nghĩa về mặt khoa học của đề tài: Về việc nghiên cứu chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có thể xem là cơ sở khoa học ban đầu của việc xây dựng quy trình sản xuất tinh dầu từ lá Bạch Đàn trên quy mô công nghiệp cũng như cung cấp những dẫn liệu khoa học về thành phần hóa học và tính chất lý – hóa cơ bản của tinh dầu lá Bạch Đàn nhằm phát triển các khả năng ứng dụng khác. Ý nghĩa về mặt sức khỏe: Tác dụng của tinh dầu Bạch Đàn giúp sát khuẩn đường hô hấp, chữa ho hen, xông giải cảm, chữa mụn mẩn, làm đẹp da, làm giảm đau nhức với những người bị thấp khớp, làm ấm cơ thể, giảm mệt mỏi, thư giãn cơ thể. Có thể sử dụng tinh dầu cho việc chăm sóc tóc và xua đuổi muỗi.

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể xem là cơ sở khoa học để áp dụng vào quy trình sản xuất thực tế, đánh giá được tầm quan trong của nguyên liệu từ lá Bạch Đàn.

Cấu trúc đề tài khoa học gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết quả và Thảo luận Chương 4: Kết luận và Kiến nghị Đề tài khoa học được thực hiện tại phòng thí nghiệm NCKH, CS3, Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, địa chỉ 951 Bình Giã, phường 10, TP. Vũng Tàu.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

2

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1. Nguồn gốc cây Bạch Đàn 1.1. Nguồn gốc di thực [19, 20] Bạch Đàn Liễu có tên khoa học Eucalyptus exserta F.V.Muell, thuộc họ Sim (Myrtaceae) có nguồn gốc ở châu úc, thích hợp với khí hậu nhiệt đới ẩm nhưng vì giá thành cây tinh dầu này tại Úc quá cao, nên đã được đưa trồng và khai thác ở nhiều nơi trên thế giới. Trong chiến tranh thế giới thứ hai, tinh dầu sả Java bị thiếu trầm trọng so với nhu cầu tiêu thụ, người ta đã sử dụng tinh dầu Bạch Đàn Liễu để thay thế.

Chính vì vậy ngay từ thời Pháp thuộc, nhiều loại Bạch Đàn đã được di thực vào nước ta, và được trồng nhiều vùng ở Việt Nam, đặc biệt là ở miền Nam vùng trồng Bạch Đàn thích hợp nhất là Tây Ninh (87%), còn lại là các tỉnh Bình Dương, Bình Phước và Đồng Nai (46%). Trong đó diện tích đất trồng Bạch Đàn tại Bà Rịa – Vũng Tàu và TP. HCM (28-37%).

1.2. Mô tả [21, 22] Cây Bạch Đàn thuộc loài đại mộc. Lá thường thon dài cong có màu xanh hơi mốc trắng hoặc xanh đậm chứa chất dầu Eucalyptone thơm mùi dầu tràm mà trước đây bác sĩ Bùi Kiến Tín gọi là dầu Khuynh diệp. Loài Bạch Đàn nói chung rất mau lớn, tán lá hẹp thưa, trồng trong vòng 5, 6 năm thì có chiều cao trên 7 m và đường kính thân cây khoảng 9-10 cm. Cây gỗ, cao 20 25m, vỏ mềm bong thành mảng. Lá non hình trứng, không cuống, mọc đối ở những đôi lá đầu. Lá già mọc so le, cong lưỡi liềm. Bạch Đàn liễu có lá hẹp và

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

3

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

dài. Hoa mọc ở kẽ lá. Quả nang hình chén hoặc hình trứng trong có chứa nhiều hạt nhỏ màu nâu.

Bạch Đàn được trồng để phủ xanh đồi trọc ở các vùng núi và trung du hoặc để cải tạo đầm lầy. Tuy nhiên ở những đồi trồng Bạch Đàn thuần chủng, đất đai bị nghèo kiệt, làm nghèo thảm thực vật khác, dễ gây xói mòn. Vì vậy việc phát triển Bạch Đàn đang được các ngành có liên quan xem xét. Ở Việt Nam ta được du nhập khoảng một số loại Bạch Đàn và được trồng tại các vùng như sau:  Bạch Đàn Đỏ: Eucalyptus camaldulensis trồng ở các vùng đồng bằng

Hình 1.1. Bạch Đàn Đỏ  Bạch Đàn Trắng: Eu. Alba, thích hợp trồng ở các vùng gần biển.

Hình 1.2. Bạch Đàn Trắng

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

4

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Bạch Đàn lá nhỏ: Eu.Tereticornis thích hợp trồng ở vùng đồi Thừa

Thiên- Huế

Hình 1.3. Bạch Đàn lá nhỏ  Bạch Đàn Liễu: E.exserta F.V.Muell thích hợp trồng ở các vùng thấp.

Hình 1.4. Bạch Đàn Liễu tại đường Bình Giã -TP. Vũng Tàu 1.3. Gieo Trồng [20] 1.3.1. Chọn Giống: Dựa vào chỉ tiêu kinh tế để chọn giống, nên khi trồng Bạch Đàn cần chú ý chọn loài và xuất xứ cho năng suất cao, thích hợp với điều kiện sinh thái từng vùng và khả năng chống chịu với sâu bệnh tốt. Ngoài ra một số dòng Bạch Đàn nuôi cấy mô được nhập từ Trung Quốc về có sinh trưởng tốt như: Giống E.urophyla : Sau 20 tháng tuổi có đường kính trung bình 7 m.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

5

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Giống E.leizhou: Có đường kính trung bình 9,96cm, chiều cao trung bình 8,69m (tại Bình Phước).

Như vậy, có thể thấy, mỗi loài thích hợp với mỗi vùng nhất định, cần phải chọn giống kỹ, có thể trồng bằng cây hạt hoặc cây mô, tùy từng điều kiện cụ thể của người trồng rừng.

1.3.2. Kỹ Thuật Trồng [20]  Làm đất: Làm đất vào cuối mùa khô (khoảng tháng 5). Những nơi đất quá dốc không sử dụng máy thì phải xử lý đất bằng cách phát đốt. Những nơi đất bằng phẳng, dùng máy ủi, san lấp ụ mối, gốc cây, cỏ dại… gom vào một chỗ đốt, chú ý khi ủi tránh phá lớp đất mặt. Sau đó dùng dàn cày 3 chảo và 7 chảo cày 2 lần, độ sâu 20-30cm. Nếu trồng Bạch Đàn ở các vùng miền Tây thì phải lên luống.  Kích thước: - Lên luống bằng thủ công: Tạo luống rộng 3m, cao 0,8m, kênh rộng 5m.

- Lên luống bằng máy (máy Challenger 2 “step”) tạo luống rộng 2,3m, cao 0,3m, kênh 2,3m.  Đào hố trồng: Mật độ trồng bạch đàn biến động từ 1.500 - 2.000 cây/ha. Hố đào kích thước 20x20x20cm. Có bón lót hoặc không tùy từng điều kiện đầu tư và loại đất. Nếu có điều kiện nên bón lót ngay vào hốc cây trồng. Nếu trồng rừng sử dụng máy thì nên hàng cách hàng 3,5m, còn cây cách cây từ 2m trở lên.  Kỹ thuật trồng từ bịch vào đất: Thời vụ trồng thường vào đầu mùa mưa, từ giữa tháng 6 đến hết tháng 7.

Trước khi trồng nên tưới ẩm cây con, cắt bỏ bịch ni lông, tránh làm vỡ bầu, đặt cây ngay ngắn vào giữa hố, cổ rễ thấp hơn mặt đất khoảng 2cm, nén đất xung quanh chặt vừa phải, giữ cho cây ngay ngắn.  Chăm sóc : Sau khi trồng 1 tháng kiểm tra thấy cây nào chết phải trồng dặm, sau 3 tháng kiểm tra thấy tỷ lệ cây sống 90% là đạt yêu cầu. Một

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

6

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

năm có thể làm cỏ 2 lần kết hợp bón phân (phân chuồng khoảng 2kg/ hốc hoặc 100g NPK/gốc tùy từng điều kiện cụ thể).

Việc sử dụng các biện pháp lâm sinh như làm đất toàn diện và bón phân, tốc độ sinh trưởng trung bình/năm về đường kính và chiều cao đều cao hơn hẳn các xuất xứ ở cùng độ tuổi không bón phân và làm đất toàn diện.

Cây Bạch Đàn được trồng thành rừng, cho ta những lợi ích về kinh tế, cây Bạch Đàn trồng thành hàng ven đường cho ta những hàng cây cảnh tuyệt vời, bởi dáng cây suôn thẳng, màu sáng, không phân canh dưới thân của chúng, với những tán lá tỏa mùi thơm dễ chịu, cho con người những cảm giác thoải mái, nhẹ nhàng khi đi dưới những hàng cây Bạch Đàn và những khu rừng Bạch Đàn.

1.3.3. Thu hái và Bảo Quản [19] Lá có thể được thu hoạch lần đầu tiên sau khi trồng 6 đến 8 tháng. Chỉ cắt những cành nhỏ ở bên ngoài để đảm bảo cho cây phát triển. Đến năm thứ hai có thể đốn cả cây, khi đó ta có thể vừa thu lấy tinh dầu, vừa thu lấy gỗ từ thân và cành. Sau năm thứ hai, nhiều nhánh phát triển trên gốc cây còn lại và ta lại có thể tiêp tục khai thác để thu lấy tinh dầu. Tùy theo điều kiện thời tiết mà ta có thể cắt từ một đến hai lần trong một năm. Khi cắt chỉ để lại một nhánh phát triển mạnh nhất, sản lượng lá có thể đạt 2-5 kg lá mỗi cây, như thế một hecta Bạch Đàn có thể cho 4-10 tân lá.  Theo Dierberger: Việc thu hoạch cũng tương tự đốì với cây đã khai thác 5 năm.

Có hai cách thu hái lá: - Cách 1: Hái lá cùng với cành nhỏ rồi đem chưng cất vào ngày hôm sau.

Cách này được áp dụng đối với hai lần hái lá đầu tiên.

- Cách 2: Cắt ngang thân cây ở độ cao 1,8-2,2 m hoặc chặt dưới gốc rồi đem chưng cất. Cách này được áp dụng đối với những lần sau và lần thu hoạch cuối cùng.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

7

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Việc bảo quản lá trước khi chưng cất khá đơn giản, chúng ta chỉ cần để ở nơi thoáng mát, tránh tình trạng chẩt thành đống gây ra sự lên men đồng thời việc phơi nắng lá sẽ làm giảm hàm lượng tinh dầu.

1.4. Công Dụng [5] Ở Việt Nam, Bạch Đàn là một loại cây cho gỗ có giá trị. Với cây sau 20 năm trồng có thể sử dụng cho hầu hết mọi mục đích như làm chất đốt, làm nguyên liệu để sản xuất giấy, đà ngang cho đường rây xe lửa, gỗ để xây dựng. Ở Việt Nam, do khả năng phát triển của Bạch Đàn rất nhanh trên các loại đất nên được trồng ở những vùng trung du, đồi núi để phủ xanh đồi trọc, giữ nước chống lụt,.

- Lá: Có thể dùng lá Bạch Đàn trắng hoặc Bạch Đàn liễu để thay thế lá Bạch Đàn xanh (E. globulus) là loại đã được sử dụng rất lâu đời ở các nước châu Âu. Dạng dùng: Thuốc hãm, thuốc xông, hoặc pha chế thành các dạng bào chế như xiro, còn lá Bạch Đàn dùng để chữa ho, sát khuẩn đường hô hấp, chữa các bệnh nhiễm khuẩn đường hô hấp, ho, hen v.v…

- Thân: Bạch Đàn thường được sử dụng làm gỗ xây dựng làm và chất đốt. Vừa lấy gỗ, bột gỗ. Gỗ Bạch Đàn có độ co dãn cao, có thể dùng để xây dựng thông thường, đóng vật dụng gia đình, đóng thuyền, làm gỗ ép.

Mùi thơm đặc trưng của Bạch Đàn có tác dụng đuổi muỗi, do đó được trồng ở những vùng đầm lầy ẩm thấp để cải tạo môi sinh, làm giảm tỉ lệ bệnh sốt rét. Những năm gần đây, Bạch Đàn được trồng vừa để lấy tinh dầu.

Bạch Đàn cung cấp tinh dầu với năng suất khá cao, có giá trị xuất khẩu đó là một nguồn lợi kinh tế rất lớn mà chúng ta phải biết khai thác. Một số “ kết quả nghiên cứu trước đây cho thây tinh dầu Bạch Đàn Việt Nam đáp ứng được các chỉ tiêu về xuất khẩu của thế giới ”.

1.5. Giới Thiệu Về Tinh Dầu [ 3,7] 1.5.1. Khái niệm về tinh dầu: Tinh dầu là những chất thơm hay chất mùi có trong một số bộ phận của cây cỏ (như hạt, rễ, củ, vỏ cây, hoa, lá, quả, dầu,

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

8

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

nhựa cây) hay động vật (túi tinh dầu). Tinh dầu được ví như nhựa sống của cây, vì vậy nó mang sức sống, năng lượng và mạnh hơn 100 lần các loại dược thảo sấy khô.

Các loại cây có tinh dầu được phân bố rộng trong thiên nhiên. Trữ lượng tinh dầu trong cây phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng. Cây mọc ở vùng nhiệt đới có hàm lượng tinh dầu nhiều hơn ở vùng ôn đới. Ngay trong một cây, thành phần và lượng tinh dầu trong các bộ phận khác nhau cũng khác nhau. Ngoài ra, lượng tinh dầu còn phụ thuộc vào môi trường sống của cây, phương pháp thu hoạch, bảo quản, tách chiết. Về phân bố lượng tinh dầu, đặc biệt có nhiều trong họ long não, họ hoa môi, họ cam, họ sim, họ hoa tán.

Tinh dầu có trong các bộ phận khác nhau của cây, như ở hoa: ( hồng, nhài, cam, chanh,…), ở lá: (bạch đàn, bạc hà, hương nhu,…), ở thân cây: (hương đàn, peru,…), ở vỏ cây: (quế), ở rễ: (gừng, nghệ, hương bài,…). Trong cây, tinh dầu có thể ở dạng có sẵn hoặc chỉ tạo thành trong một điều kiện nhất định nào đó. Khi đó, tinh dầu không phải là những bộ phận bình thường trong cây mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định khi một số bộ phận bị chết.

Phân loại tinh dầu: Có hai loại là tinh dầu nguyên chất và tinh dầu không nguyên chất.  Tinh dầu nguyên chất: Hoàn toàn không có độc tố, không có chất bảo quản hóa học nên rất an toàn cho người sử dụng và mang lại kết quả nhanh khi điều trị.  Tinh dầu không nguyên chất: Là tinh dầu được pha từ tinh dầu nguyên chất với các chất hóa học khác mà vẫn giữ được hương của tinh dầu.

Vì vậy với lịch sử phát triển hàng ngàn năm, tinh dầu được mệnh danh là báu vật của thiên nhiên, được phát triển thành phương pháp trị liệu, chăm sóc sức khỏe, làm đẹp trên toàn thế giới. Giữa thế kỉ 19, tinh dầu được tập trung nghiên cứu và trở thành một phương pháp trị liệu tổng thể và phổ cập tại nhiều nước như: Trung Quốc, Hàn Quốc, Autralia, Nhật Bản, Anh Quốc, Pháp.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

9

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.5.2. Nguồn gốc và sự phát triến của tinh dầu [6] Tinh dầu từ lâu đã được loài người biết đến, ngay từ thời thượng cổ người ta biết đến và sử dụng các loại cây có tinh dầu ở dạng phơi khô. Từ thế kỷ thứ 17 đến thế kỷ thứ 19, tinh dầu được dùng nhiều để trang điểm, làm thuốc và dùng trong công nghiệp với phạm vi rộng hơn. Từ thế kỷ 20 đến những năm đầu của thế kỷ 21, cùng với sự tiến bộ của nhân loại và sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nghành công nghiệp sản xuất tinh dầu đã dần phát triển, tinh dầu đã trở thành một sản phấm không thể thiếu trong đời sống của con người và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: Hương liệu, thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm.

1.5.3. Tính chất vật lý và các thành phần hoá học trong tinh dầu [7,9,14] 1.5.3.1. Tính chất vật lý của tinh dầu Tinh dầu thường tồn tại dạng thể lỏng ở nhiệt độ thường, mùi thơm, ít khi có màu trừ tinh dầu chứa aluzen có màu xanh. Tinh dầu có tỉ trọng thấp so với nước, chỉ số khúc xạ cao. Tinh dầu bay hơi được, tinh dầu ít tan trong nước nhưng làm cho nước có mùi thơm, tinh dầu là hổn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định, tinh dầu tan trong cồn, ete, dung môi hữu cơ và các chất béo.  Tính chất vật lý: Để xác định tính chất vật lý của tinh dầu, thông thường người ta tiến hành xác định các chỉ số như tỷ trọng, chiết suất, tỷ lệ hòa tan trong cồn 900 ở 250C, nhiệt độ sôi, năng suất quay cực, màu sắc.

Hầu hết tỷ trọng của các loại tinh dầu thường nhỏ hơn 1, do vậy chúng thường nhẹ hơn nước. Tuy nhiên, cũng có một vài tinh dầu có khối lượng riêng lớn hơn nước (như tinh dầu quế, tinh dầu đinh hương…).

Tinh dầu không tan hoặc rất ít tan trong nước nhưng chúng hòa tan tốt trong đa số các dung môi hữu cơ như eter, cồn... Mặc dù thành phần hóa học của mỗi loại tinh dầu là khác nhau, nhưng nhìn chung chúng có nhiệt độ sôi khoảng 800C đến 1500C, dễ bay hơi và có mùi thơm.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

10

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Về màu sắc, tinh dầu thường không màu hoặc có màu vàng nhạt. Một số ít tinh dầu có màu (ví dụ: tinh dầu ngải cứu có màu xanh lơ, tinh dầu quế có màu nâu sẫm) là do sự có mặt của các hợp chất có màu được lôi kéo theo tinh dầu trong quá trình chiết xuất (ví dụ: màu xanh do có chlorophyll, màu vàng do có carotenoid,…). Còn mùi và vị của tinh dầu chủ yếu gây ra do các cấu tử bị oxy hóa.

1.5.3.2. Các thành phần hóa học trong tinh dầu [4, 8, 11] Tinh dầu là một loại chất lỏng được tinh chế ( thông thường nhất là bằng cách chưng cất bằng hơi hoặc nước) từ lá cây, thân cây, hoa, vỏ cây, rễ cây, hoặc những thành phần khác của thực vật. Tinh dầu được ví như là nhựa sống của cây, vì vậy đã mang sức sống, năng lượng và mạnh hơn 100 lần các loại thảo dược sấy khô. Bất kỳ một loại tinh dầu nào cũng đều có những thành phần sau:  Monoterpenes: Tìm thấy trong hầu hết các loại tinh dầu, Monoterpenes có công thức phân tử là C10H16 mạch hở: Tiêu biểu như là miaxene, oximene, có trong tinh dầu hoa nguyệt quế.

Miaxene Oximene - Monoterpenes là chất khử trùng và thuốc bổ trong tự nhiên. Chúng được lọc không khí tốt. Monoterpenes có mặt trong hầu hết các loại tinh dầu.  Sesquiterpene: Mặc dù không phải là dễ bay hơi như Monoterpenes, các sesquiterpene mạch thẳng và vòng tiêu biểu là farnesene, Zingiberene (tinh dầu gừng)

Farnesene

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

11

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- Sesquiterpene có khoảng 15 nguyên tử cacbon trong đó. Và có một

tác dụng làm dịu, là chống viêm và chống nhiễm trùng.  Phenol: Một số chất phenol trích từ các loại tinh dầu như: Thymol,

Estragol, Eugenol,…

Thymol

Estragol

Eugenol

- Các chất khử trùng hầu hết có trong thực vật, kích thích cơ thể,

phenol có tác dụng khi sử dụng với liều lượng nhỏ. Tuy nhiên, liều lớn có thế là một chất độc cho hệ thần kinh và có thể gây kích ứng da .  Ancol: Một số ancol quan trọng trích từ tinh dầu thường gặp như: Menthol, α- Terpineol, Geraniol…

Menthol α- Terpineol Geraniol - Rất nhiều ancol cùng có mặt trong các loại tinh dầu. Làm chất sát trùng, kháng khuẩn, chống nấm và thuốc kháng sinh, thuốc bổ rất tốt cho hệ thần kinh và kích thích phản ứng miễn dịch trong cơ thể.  Este: Các este bốc hơi nhanh và tạo độ ngát cho hương. Một số este có trong tinh dầu: etyl anthranilate, benzyl, axetat,…

Etyl anthranilate

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

Benzyl axetat

12

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- Este có tính chất chống co thắt, kháng khuẩn và chống viêm, dùng

este nhẹ nhàng trên da sẽ giúp đỡ trong việc tái cân bằng của hệ thần kinh có hiệu quả.  Aldehyt: Trong tinh dầu có rất nhiều aldehyt, song hiện nay các anđehit

đều thu được qua tổng hợp hóa học. Chỉ có aldehyt như aldehyt cuminic, citral và citronellal được ly trích từ nguyên liệu tự nhiên.

Andehyt cuminic

(Z)-Citral (neral)

(E)-Citral (geranial)

Citronellal

- Aldehyt chống viêm, có tính chất tương tự như ancol. Tuy nhiên,

lượng Aldehyt có thể gây ra kích thích lớn cho da và các màng nhầy.  Các hợp chất khác: Ngoài các hợp chất nói trên, trong các loại tinh dầu

còn có các hợp chất thuộc nhóm oxit như: (eucalyptus) và các aminoaxit (axit antranilic), các lacton (coumarin, ambretolit), các hợp chất có lưu huỳnh như : (anlylisosulfocyannat), hợp chất có nitơ (metyl antranilat).

1.5.3.3. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật [16] Vấn đề về vai trò của tinh dầu trong đời sống của cây đã được đề cập tới trong rất nhiều công trình nghiên cứu. Theo quan niệm được trình bày trong các công trình khác nhau, vai trò của tinh dầu được quy tụ trong các nội dung sau đây: - Bảo vệ cây khỏi các tác động của sâu bệnh.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

13

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- Che phủ các vết thương ở cây gỗ.

- Ngăn chặn các bệnh do nấm.

- Biến đổi sức căng bề mặt của nước trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nước, tăng hiệu quả của các phản ứng enzym.  Theo Charabot: Cho rằng tinh dầu đóng vai trò như các chất dự trữ trong cây, nó có khả năng vận chuyển đến các phần khác nhau của cây, tại đây tinh dầu được sử dụng như một nguồn năng lượng hay tạo thành các sản phẩm mới có cấu trúc gần với nó.  Theo A.Tschirch (1925): Trong đời sống của cây, tinh dầu giữ vai trò quan trọng (tuy nhiên, theo tác giả chưa thể biết rõ đó là vai trò gì) và vì vậy không nên xếp tinh dầu vào nhóm các chất tiết một cách tuyệt đối. Khác với Charabot, A.Tschirch cho rằng đôi khi tinh dầu được “lưu giữ lại” trong các bể chứa tinh dầu và không tham gia vào các phản ứng tiếp theo.  Theo Coxtrisep X. P. (1937): Cho rằng tinh dầu có thể được xếp vào 2 nhóm chức năng: -

Nhóm các tinh dầu có chức năng sinh lý được cây sử dụng trong quá

trình sinh trưởng.

-

Nhóm các tinh dầu không có chức năng sinh lý, không được cây sử

dụng, chúng đơn thuần chỉ là các chất tiết của cơ thể và được tích lũy trong các bể chứa tinh dầu. Như vậy, theo quan điểm này, các thành phần của tinh dầu được tích lũy trong tuyến tiết không có vai trò sinh lý trong hoạt động sống của cây. Trong khi đó theo quan điểm thông thường, tinh dầu thực vật chính là sản phẩm của quá trình tổng hợp và tích lũy do các cơ quan tiết đảm nhiệm.

Do có nhiều quan điểm vì vậy không thể lý giải vai trò của tinh dầu một các chung chung hoặc nhìn nhận vấn đề chỉ trong một vài giả thuyết cụ thể nào đó. Để đánh giá chính xác vai trò của tinh dầu trong hoạt động sống ở cây, cần phải tiến hành nghiên cứu từng thành phần riêng lẻ của tinh dầu hoặc các hợp chất có cấu trúc gần nhau.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

14

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.5.3.4. Sinh tổng hợp tinh dầu trong cơ thể thực vật [16] Hiện tồn tại hai giả thuyết về quá trình tổng hợp và tích lũy tinh dầu:  Một số tác giả cho rằng tinh dầu được tổng hợp ở các tế bào không phụ thuộc cấu trúc tiết và chuyển dần vào tuyến tiết. Theo quan điểm này, cấu trúc tiết được coi như cơ quan đảm nhận vai trò tích lũy sản phẩm. Cơ sở của giả thuyết trên chủ yếu dựa trên các kết quả quan sát thấy sự có mặt của một số giọt tinh dầu và một số men tham gia vào quá trình tổng hợp tinh dầu ở các tế bào nằm ngoài tuyến tiết. Liên quan tới giả thuyết nói trên, nhiều nhà khoa học đã chứng minh mối liên quan trực tiếp giữa tinh dầu với các hợp chất hữu cơ khác trong mô thực vật: lignin, glucosid …  Những năm sau này, với các phương tiện nghiên cứu hiện đại, hầu hết các tác giả đã thừa nhận rằng, cấu trúc tiết là cơ quan chuyên hóa làm nhiệm vụ tổng hợp và tích lũy tinh dầu. Theo quan điểm này, các tế bào tiết (nằm trong thành phần cấu trúc tiết) làm nhiệm vụ tổng hợp tinh dầu, và theo một cơ chế nào đó, tinh dầu được vận chuyển, tập trung ở cấu trúc chuyên biệt gọi là khoang chứa tinh dầu. Bằng chứng của giả thuyết này được các tác giả nêu ra bởi sự có mặt đầy đủ tất cả các hệ men tham gia tổng hợp tinh dầu trong các tế bào của cấu trúc tiết. Cho đến nay hầu như không có nhà nghiên cứu nào nghi ngờ giả thuyết này, tuy nhiên không ít vấn đề liên quan còn chưa được sáng tỏ hoàn toàn.

Một số tác giả khác lại đề xuất giả thuyết “dây chuyền phản ứng”. Theo quan điểm này, mỗi hợp chất trước khi được đưa vào tích lũy trong khoang chứa cần phải qua các phản ứng ở nhiều cơ quan tử khác nhau. Giả thuyết này dựa trên sự có mặt rất hạn chế các hệ men ở các cơ quan khác nhau. Từ những số liệu trên, các nhà nghiên cứu cho rằng mỗi cơ quan tử chỉ phụ trách một hoặc một số ít các phản ứng hóa học xác định và quá trình tổng hợp các hợp chất xảy ra theo một dây chuyền liên tục từ cơ quan tử này sang một cơ quan tử khác.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

15

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Mặc dù các vấn đề được đặt ra còn có nhiều bất đồng, song những nghiên cứu đều khẳng định rằng, tất cả các phản ứng tổng hợp đều xảy ra trên bề mặt của màng các cơ quan tử và tế bào. Đồng thời cũng thống nhất rằng, hệ thống ống nội bào có nhiệm vụ thu hồi và vận chuyển các hợp chất tinh dầu tới khoang chứa.

Quá trình tổng hợp tinh dầu được điều khiển chặt chẽ bởi hệ thống gen, tuy nhiên hoạt hóa các tổ hợp gen lại có mối liên quan khá chặt chẽ với điều kiện ngoại cảnh. Vì vậy, quá trình tổng hợp tinh dầu trong cây là kết quả của hiệu ứng “kiểu gen – môi trường”.

Nguyên liệu cho quá trình sinh tổng hợp tinh dầu trong cây từ lâu đã được thừa nhận là các sản phẩm của quá trình quang hợp và sự tổng hợp tinh dầu cũng chỉ xảy ra trong điều kiện được chiếu sáng. Song gần đây, người ta cũng đã chứng minh được rằng quá trình tổng hợp tinh dầu cũng có thể xảy ra cả trong điều kiện không có ánh sáng và trong trong trường hợp này rõ ràng nguyên liệu cho quá trình tổng hợp là các sản phẩm trung gian của quá trình hô hấp.

Sự tổng hợp tinh dầu trong cây là một quá trình vô cùng phức tạp và đây cũng là vấn đề còn nhiều tranh cãi và cần phải nghiên cứu tiếp tục trong thời gian tới.

Hình 1.5. Hình ảnh sự tập trung của tinh dầu trong lá

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

16

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.6. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của tinh dầu Bạch Đàn 1.6.1. Tính chất vật lý của tinh dầu Bạch Đàn Tính dầu Bạch Đàn 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 lá Bạch Đàn. Các thông số vật lý như sau: Bảng 1.1. Thông số vật lý của tinh dầu Bạch Đàn bán trên thị trường [23] Thông số

Giá trị

Tỷ trọng (g/cm3)

0,9 - 0,925

Chỉ số khúc xạ

1,454 - 1,470

Góc quay cực

00 - +100

1.6.2. Thành phần hoá học của tinh dầu Bạch Đàn [4,8,11,13]  Limonene (C10H16): Là một chất tự nhiên từ nhóm của terpene

monocyclic monoterpene. Có hai dạng thù hình thường gặp là: (R)-(+)Limonene và (S)-(–)-Limonene

(R)-(+)-Limonene

(S)-(–)-Limonene

1-methyl-4-(1-methylethenyl)-cyclohexene – Khối lượng phân tử: 136,24 g/mol.

– Nhiệt độ nóng chảy: – 74,5oC. – Nhiệt độ sôi: 177,6oC.  α- Pinene (C10H16): Là một monoterpen có hai dạng thù hình thường

gặp (+) α- Pinene và (–)- α- Pinene .

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

17

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

(+) α- Pinene

(–)- α- Pinene

2,6,6- trimethylbicyclo [3,1,1] hept-2-ene – Khối lượng phân tử: 136,24 g/mol.

– Nhiệt độ nóng chảy: - 62 – 550C. – Nhiệt độ sôi: 155 – 1560C  Terpinene (C10H16):

1-methyl-4-(propan-2-yl)cyclohexa-1,4-diene – Khối lượng phân tử: 136,24 g/mol.

– Nhiệt độ nóng chảy: 60 – 610C. – Nhiệt độ sôi: 173,5 – 174,80C.  1,8-Cineol ( C10H18O )

1,3,3-trimetyl -2-oxabicyclo[2,2,2]octane

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

18

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

– Khối lượng phân tử: 154,249 g/mol.

– Nhiệt độ nóng chảy: 1,5 oC. – Nhiệt độ sôi: 176-177 oC.  O-Cymene ( C10H14 ):

1-methyl-2- isopropylbenzol – Khối lượng phân tử: 134,22 g/mol.

– Nhiệt độ nóng chảy: -72 - -71 oC. – Nhiệt độ sôi: 178 oC.

1.6.3. Ứng dụng của tinh dầu [1,5,18] 1.6.3.1. Trong công nghệ thực phẩm Tinh dầu giữ vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất các loại bánh kẹo, thức uống. Mặc dù sử dụng với lượng vô cùng nhỏ và dưới những dạng khác nhau, tinh dầu đã góp phần tạo hương cho các loại thức ăn, đồ uống, làm cho chúng thêm phần hấp dẫn. Gần đây, nhờ hoạt tính kháng vi sinh vật và khả năng chống oxi hóa ưu việt của nó, trong công nhệ thực phẩm cũng đã xuất hiện xu hướng sử dụng tinh dầu như một chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và an toàn thay cho các chất bảo quản tổng hợp.

1.6.3.2. Trong y học Tinh dầu là loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong y học cổ truyền.

Mỗi loại tinh dầu có thành phần hóa học và cấu phần chính khác nhau nên những hoạt tính trị bệnh cũng khác nhau, có loại tác dụng lên hệ thần kinh trung ương, có loại lại kích thích dịch tiêu hóa, dịch dạ dày, dịch ruột và dịch mật. Vì vậy, chúng được điều chế thành thuốc chữa trị các bệnh về đường hô hấp, tuần hoàn, tiêu hóa, chữa đau bụng, nôn mửa, xoa bóp các chỗ đau, giảm mệt mỏi và kích thích hoạt động của cơ bắp.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

19

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Đối với tinh dầu Bạch Đàn có một số công dụng sau: Đặc tính khử trùng cao: Trong nhựa cây Bạch Đàn có chứa chất nhựa nhầy có khả năng khử trùng, kháng viêm, loại bỏ vi khuẩn trên da rất nhanh chóng. Thành phần này khi chiết xuất tinh dầu vẫn giữ nguyên được giá trị, nên tinh dầu khuynh diệp có khả năng sát trùng vết thương rất cao. Đặc biệt đối với những người bị mẩn ngứa do vi khuẩn, virus, nấm da…

Trị sốt, cảm cúm hiệu quả: Với khả năng làm ấm cơ thể nhanh mà không gây bỏng rát, tinh dầu Bạch Đàn là lựa chọn hàng đầu cho cả gia đình trong những ngày thời tiết trở lạnh. Đặc biệt, thành phần eucalyptus còn giúp loại bỏ virus gây cảm cúm và tăng cường sức đề kháng cho trẻ. Điều trị cháy da, bỏng da: Nếu vô tình bị bỏng nước hay các tổn thương bỏng rát do ánh nắng và nhiệt độ, chỉ cần pha loãng 1 chút tinh dầu Bạch Đàn, thoa lên vùng da bị tổn thương 2 lần/ ngày, vết thương sẽ nhanh chóng lên da non và phục hồi thương tổn.

Hạn chế dãn tĩnh mạch: Các nghiên cứuvề tinh dầu Bạch Đàn đã khẳng định đây là loại tinh dầu có hiệu quả cao trong điều trị suy giãn tĩnh mạch. Nếu pha chế thêm tinh dầu chanh, hiệu quả trị dãn tĩnh mạch sẽ cao hơn rất nhiều….

1.6.3.3. Trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm Ngày nay, ngành công nghiệp mỹ phẩm phát triển rất mạnh, tinh dầu không những được sử dụng trực tiếp trong các spa cao cấp mà chúng còn là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất các sản phẩm như: Nước hoa, kem đánh răng, xà phòng thơm, dầu gội đầu, các loại kem dưỡng da, son môi...

1.7. Các phương pháp sản xuất tinh dầu Hiệu suất và chất lượng tinh dầu cần tách phụ thuộc vào đặc tính lý - hóa của tinh dầu cần tách, bộ phận mà chất thơm chứa trong nguyên liệu và phương pháp chiết xuất.

Các phương pháp chiết xuất tinh dầu thông dụng là chưng cất, chiết, ướp ngâm và ép.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

20

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.7.1. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước (Hydrodistillation) 1.7.1.1. Nguyên lí của phương pháp[2,7,14] Đây là phương pháp đầu tiên được dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật. Cơ sở của phương pháp này là nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ thấp hơn nhiệt độ sôi của các cấu tử thành phần. Do đó, khi chưng cất hơi nước các cấu tử tinh dầu sẽ được tách ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của nước, vì vậy sẽ hạn chế sự biến tính hóa học (sự oxy hóa, nhiệt phân...) các cấu tử tinh dầu.

Trong quá trình chưng cất, hơi nước sẽ được thẩm thấu vào các mô nguyên liệu, sau đó sẽ hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo các hợp chất hữu cơ trong thành phần tinh dầu. Dịch chưng cất sẽ gặp lạnh tại ống sinh hàn và được ngưng tụ và phân tách thành 2 lớp (lớp tinh dầu bên trên và lớp nước ở bên dưới) trong hệ thống ngưng tụ. 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 các mô thực vật có các hợp chất khó bay hơi (như sáp, nhựa, acid béo dây dài mạch thẳng) thì quá trình 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.

Hình 1.6. Thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước cổ điển

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

21

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.7.1.2. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất thu tinh dầu a) Sự khuếch tán: Ngay cả 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. Theo Von Rechenberg, ở nhiệt độ sôi của nước phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ được 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 sẽ thẩm thấu 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 quá nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô. Tuy nhiên, 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, đối với hạt không nghiền thì carvon (có nhiệt độ sôi cao nhưng tan nhiều trong nước) sẽ ra trước, còn limonen (có nhiệt độ sôi thấp, nhưng ít tan trong nước) sẽ ra sau. Nhưng với hạt caraway nghiền nhỏ thì kết quả chưng cất ngược lại. b) Sự thủy phân: Những cấu phần este trong tinh dầu dễ bị thủy phân cho ra acide và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó, để hạn chế hiện tượng

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

22

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

này, sự chưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt. c) Nhiệt độ: Nhiệt độ cao sẽ làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng hơi nước quá nhiệt (trên 1000C) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng của sự chưng cất, sau khi các cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết. Thực ra, hầu 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 3 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.

1.7.1.3. Ưu nhược điểm của phương pháp a) Ưu điểm: - Phương pháp này đơn giản dễ làm.

- Thiết bị rẻ tiền, gọn và dễ chế tạo.

- Phù hợp với những cơ sở sản xuất nhỏ, vốn đầu tư ít.

- Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản.

- Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp thụ.

- Thời gian chưng cất tương đối nhanh. b) Nhược điểm: - Hiệu suất thấp.

- Chất lượng tinh dầu không cao do nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với thiết bị nên dễ bị cháy khét.

- Khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật như tốc độ và nhiệt độ chưng cất.

- Không hiệu quả 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.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

23

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- 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 còn một lượng tinh dầu tương đối lớn. Những tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém.

1.7.2. Các phương pháp khác [2,7,14] 1.7.2.1 Phương pháp chiết (Extraction) Cơ sở của phương pháp dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các mô nguyên liệu khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ.

Phương pháp chiết thường dùng để tách các hương liệu dễ bay hơi mà phương pháp chưng cất tỏ ra kém hiệu quả.

Trong phương pháp này nguyên liệu được ngâm trong dung môi hữu cơ thích hợp, sau đó cất chân không để thu hồi dung môi, phần còn lại là hỗn hợp tinh dầu và sáp được gọi là tinh dầu cô kết (gọi là “concrete oil”). Dùng cồn tuyệt đối hòa tan “concrete oil” rồi để lạnh, khi đó phần sáp sẽ đông đặc và được tách loại, phần dịch còn lại được đem chưng cất lôi cuốn hơi nước để thu tinh dầu tinh khiết (gọi là “absolute oil”). Đây cũng chính là hai dạng sản phẩm chính của chất thơm hiện lưu hành trên thị trường. a. Yêu cầu của dung môi chiết 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 chiết cần phải đạt được những yêu cầu sau: - 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.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

24

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- 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.

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 ete, ete dầu hỏa, hexan, cloroform…) lẫn dung môi tan trong nước (như etanol, axeton…). Trong một số trường hợp cụ thể, người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi. b. Ưu và nhược điểm của phương pháp - 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.

- Khuyết điểm: Yêu cầu cao về thiết bị, thất thoát dung môi, quy trình tương đối phức tạp.

1.7.2.2. Phương pháp ướp (Enfleurage) Cơ sở của phương pháp dựa trên hiện tượng hấp phụ chất thơm bởi các chất béo dạng lỏng hay rắn (vaselin, parafin, dầu oliu hoặc mỡ động vật) đã tinh chế. Người ta dùng các khay sâu 8 cm, rộng 60 cm, dài 100 cm đáy là mặt kính có phủ lớp chất béo để hấp phụ chất thơm. Các khay có thể xếp chồng lên nhau, trên mặt khay xếp đều nguyên liệu để trích hương và để yên trong khoảng từ 12-72 giờ tùy từng loại nguyên liệu, sau đó thay lớp nguyên liệu mới và để hấp phụ từ 10-15 lần cuối cùng thu được chất béo có mùi thơm. Đem lắc chất béo với etanol cao độ để trích ly tinh dầu, sau đó để lạnh – 100C để loại bỏ hết chất béo bị kéo theo rồi cô đuổi etanol dưới áp suất thấp để thu tinh dầu. Kỹ thuật này thuờng được dùng để chiết hương thơm của các loài hoa để thu sản phẩm dưới dạng tinh dầu cô đặc dùng trong mỹ phẩm.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

25

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.7.2.3. Phương pháp ngâm (Hot Maceration) Phương pháp này dựa trên hiện tượng hấp thụ chất thơm bởi các loại dầu béo. Nguyên liệu được ngâm trong dầu béo đã tinh chế trong một thiết bị được làm nóng bởi hơi nước ở 45-600 C trong thời gian từ 1-2h. Sau mỗi lần ngâm, vớt hoa ra cho vào máy ly tâm để thu hồi dầu và cho tiếp nguyên liệu mới vào.

Mỗi mẻ dung môi có thể dùng để chiết 10-15 lần. Dầu béo đã bão hòa chất thơm được đem lắc với etanol rồi cô dưới áp suất thấp để thu được tinh dầu cô đặc tương tự như trong phương pháp ướp.

1.7.2.4. Phương pháp ép (Expression hay Cold Pressing) Phương pháp này áp dụng cho các loại dược liệu có hàm lượng tinh dầu cao và tế bào chứa tinh dầu ở phần vỏ.

Nguyên liệu chiết được trích tinh dầu bằng cách ép ở nhiệt độ thường sử dụng các loại máy ép trục vít vô tận hoặc cối ép dùng nêm (giống như ép các loại dầu béo). Phần thu được là một hỗn hợp gồm tinh dầu và dịch cùi có thể dễ dàng tách bằng cách cho thêm nước muối bão hòa, tinh dầu sẽ nổi lên trên có kéo theo một phần sáp và nhựa. Dùng etanol 75 – 800 để hòa tan tinh dầu, sau đó làm lạnh để loại bỏ sáp. Sau khi cô dưới áp suất thấp để loại bỏ etanol ta có sản phẩm tinh dầu có lẫn một ít nhựa. Phương pháp này có thể cho hiệu suất trên 90% so với hàm lượng tinh dầu định lượng trong phòng thí nghiệm.

Ngoài ra, ngày nay người ta còn sử dụng các phương pháp mới trong việc ly trích tinh dầu như phương pháp chiết dưới sự hỗ trợ bởi vi sóng, bởi 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, chi phí đắt và thiết bị phức tạp hơn nên ít phổ biến hơn trong thực tế.

1.7.2.5. Phương pháp vi sóng a) Đại cương: Vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng. Sóng điện tử này được đặc trưng bởi:

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

26

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- Tần số f, tính bằng Hetz (Hz = cycles/s), là chu kỳ của trường điện từ trong một giây, nằm giữa 300 MHz và 30 GHz. - Vận tốc độ là 300.000 km/giây.

- Độ dài sóng λ (cm) là đoạn đường đi của vi sóng trong một chu kỳ, liên hệ với tần số theo công thức λ = c/f. Hầu hết các lò vi sóng gia dụng đều sử dụng tần số 2450 MHz, ở tần sổ này λ=12,24 cm. b) Hiện tượng làm nóng: Một số phân tử, thí dụ như nước, phân chia điện tích trong phân tử một cách bất đối xứng. Như vậy các phân tử này là những lưỡng cực có tính định hướng trong chiều của điện trường. Dưới tác động của điện trường một chiều, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường này.

Nếu điện trường là một điện trường xoay chiều, sự định hướng của các lưỡng cực dễ thay đổi theo chiều xoay đó. Cơ sở của hiện tượng phát nhiệt do vi sóng là sự tương tác giữa điện trường và các phân tử phân cực bên trong vật chất.

Trong điện trường xoay chiều có tần số rất cao (2,45x109 Hz), điện trường này sê gây ra một xáo động ma sát rất lớn giữa các phân tử, đó chính là nguồn gốc sự nóng lên của vật chất.

Với một cơ cấu có sự bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân cực rất lớn, do đó nước là một chất rất lý tưởng để đun nóng bằng vi sóng. Ngoài ra, các nhóm định chức phân cực như: -OH, -COOH, -NH2 ... trong các hợp chất hữu cơ cũng là những nhóm chịu sự tác động mạnh của trường điện từ.

Do đó, những hợp chất càng phân cực càng rất mau nóng dưới sự chiếu xạ của vi sóng. Việc này có liên quan đến hằng số điện môi của hợp chất đó. Tóm lại, sự đun nóng bởi vi sóng rất chọn lọc, trực tiếp và nhanh chóng. c) Hiện tượng làm nóng vật chất bởi vi sóng:  Tính chất: Vi sóng có đặc tính là có thế đi xuyên qua được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polime và phản xạ trên bề mặt các kim loại. Độ xuyên thấu tỉ lệ nghịch

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

27

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

với tần số, khi tần số tăng lên thì độ xuyên thấu của vi sóng giảm. Đối với một vật chất có độ ẩm 50% với tần số 2450 MHz có độ xuyên là 10 cm. Ngoài ra, vi sóng có thể lan truyền trong chân không, trong điều kiện áp suất cao ...

Năng lượng của vi sóng rất yếu, không quá 10-6 eV, trong khi năng lượng của một nối cộng hóa trị là 5 eV, do đó bức xạ vi sóng không phải là một bức xạ ion hóa.

Có một số công trình đã khẳng định được tính vô hại của vi sóng đối với sinh vật. Chẳng hạn, khi nghiên cứu sự phát triển của enzim trong điều kiện vi sóng, người ta nhận thấy rằng ảnh hưởng của vi sóng rất giống ảnh hưởng của các gia nhiệt thông thường.

Vi sóng cung cấp một kiểu đun nóng không dùng sự truyền nhiệt thông thường. Với kiểu đun nóng bình thường, sức nóng đi từ bề mặt của vật chất lần vào bên trong, còn trong trường hợp sử dụng vi sóng, vi sóng xuyên thấu vật chất và làm nóng vật chất ngay từ bên trong. Vi sóng tăng hoạt những phân tử phân cực, đặc biệt là nước. Nước bị đun nóng do hấp thu vi sóng bốc hơi tạo ra áp suất cao tại nơi bị tác dụng, đẩy nước đi từ tâm của vật đun ra đến bề mặt của nó. d) Ly trích dưới sự hỗ trợ của vi sóng: Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong các tế bào thực vật bị nóng lên, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra. Tinh dầu thoát ra bên ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ thống ngưng tụ (phương pháp chưng cất hơi nước) hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ đang bao phủ bên ngoài nguyên liệu.

Lưu ý là mức độ chịu ảnh hưởng vi sóng của các loại mô tinh dầu không giống nhau do kiến tạo của các loại mô khác nhau, ngay khi nguyên liệu được làm nhỏ. Kết quả này được phản ánh qua thời gian ly trích.

Trong sự chưng cất hơi nước, việc ly trích tinh dầu có thể thực hiện trong điều kiện có thêm nước hay không thêm nước vào nguyên liệu (trường hợp

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

28

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

nguyên liệu chứa nhiều nước, đây là đặc điểm của phương pháp chưng cất hơi nước dưới sự hỗ trợ của vi sóng). Ngoài ra, nước có thể thêm một lần hoặc thêm liên tục (trường hợp lượng nước thêm một lần không đủ lôi cuốn hết tinh dầu trong nguyên liệu) cho đến khi sự ly trích chấm dứt.

Ngoài việc nước bị tác dụng nhanh chóng, các cấu phần phân cực (hợp chất có chứa oxigen) hiện diện trong tinh dầu cũng bị ảnh hưởng bởi vi sóng.

Ngược lại các cấu phần hidrocarbon ít chịu ảnh hưởng của vi sóng (do chúng có độ phân cực kém) nên sự ly trích chúng tựa như trong sự chưng cất hơi nước bình thường nhưng với vận tốc nhanh hơn rất nhiều vì nước được đun nóng nhanh bởi vi sóng.

1.7.3. Các dạng sản phẩm trong quá trình tách chiết tinh dầu [10] Tinh dầu dạng cô kết (Concrete oil): Thu được từ phương pháp ngâm chiết tĩnh, chủ yếu là dùng để sản xuất tinh dầu thô. Đây là sản phẩm chứa loại sáp và chất béo, có dạng sệt có thể được sử dụng trực tiếp.

Tinh dầu tinh khiết (Absolute oil): Được thu bằng cách chiết triệt để những sản phẩm cô kết bằng một lượng etanol vừa đủ rồi làm lạnh đột ngột (-5 đến -100C) để kết tủa và lọc để loại sáp và chất béo. Phần dịch thu được đem cô quay chân không loại etanol thu được tinh dầu tinh khiết.

Nước chưng (Bouquet): Là phần nước còn lại sau khi lắng, gạn thu tinh dầu trong phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước của các loại tinh dầu có giá trị cao và có thể xem như một sản phẩm trong công nghệ hương liệu.

Nhựa dầu tự nhiên (Resinoid): Dạng này được thu trực tiếp từ phần gỗ của thân cây đang sống, từ nhựa người ta chưng cất để lấy tinh dầu.

Cao tinh dầu (Pomade): Là chất béo chứa chất thơm thu được trong phương pháp ướp.

Nước hoa (hydrosol): Là phần nước ngưng được tách ra sau khi đã tách lấy lớp tinh dầu. Loại hydrosol này chứa các cấu tử chất thơm dễ tan trong nước và một ít tinh dầu kém tan nên vẫn còn mùi thơm nhẹ.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

29

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Ngoài ra, còn có các dạng sản phẩm nước hoa phối hợp giữa tinh dầu thiên nhiên với tinh dầu tổng hợp hoặc bán tổng hợp hòa tan trong cồn, ngoài ra còn có chất định hương. Các thành phần trong nước hoa được phối trộn theo một tỷ lệ chính xác nghiêm ngặt để đảm bảo các yếu tố như độ bay mùi, cường độ và độ bền mùi của sản phẩm.

1.8. Các phương pháp phân tích sắc ký 1.8.1. Phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC)[25] Sắc ký lớp mỏng (SKLM ) là kỹ thuật phân bố rắn - lỏng: Trong đó pha động là chất lỏng được cho đi ngang qua một lớp chất hấp trơ (ví dụ: silicagel hoặc oxit nhôm) chất hấp thụ này được tráng thành một lớp mỏng, đều, phủ lên một nền phẳng như tấm kiếng hoặc tấm nhôm.

Dung môi triển khai trong SKLM thường là một hồn hợp có từ 2, 3, hoặc 4 loại dung môi khác nhau với tỉ lệ thích hợp. Ứng với mỗi loại hợp chất phân tích khác nhau sẽ có một số hệ dung môi thích hợp, mỗi hợp chất có một giá trị Rf khác nhau.

Ngoài ra, để biết được vị trí của các hợp chất khi sự sắc ký ngưng lại người ta còn cần đến các loại thuốc hiện hình cho từng nhóm hợp chất hoặc sử dụng ánh sáng tử ngoại.

Hình 1.7. Sắc ký Lớp mỏng [24] Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

30

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1.8.2. Phương pháp sắc ký khí (GC)[25]  Nguyên tắc hoạt động: Của sắc ký khí là mỗi cấu phần trong tinh dầu sẽ

bị hấp thụ trên pha tĩnh của cột phân tích khác nhau nên có thời gian lưu khác nhau. Trên cơ sở khác nhau về thờì gian lưu này mà người ta có thể định tính và định lượng cấu tử cần nghiên cứu.

Hai bộ phận quan trọng nhất của thiết bị sắc ký khí là hệ thống cột tách và detector. Nhờ có khí mang, mẫu từ buồng bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình sắc ký xảy ra ở đây, sau khi các cấu tử rời bỏ cột tách tại các thời điểm khác nhau các cấu tử lần lượt đi vào detector, tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu điện, tín hiệu này được khuếch đại và xử lý trên hệ thống máy tính thành các peak khác nhau về cả chiều cao và diện tích.

Trên sắc ký đồ thu được ta có các tín hiệu ứng với các cấu tử được tách gọi là peak. Thời gian lưu của peak là đại lượng đặc trưng cho chất cần tách (định tính) còn diện tích peak là thước đo định lượng cho từng chất trong hồn hợp nghiên cứu.

Hình 1.8. Máy sắc ký khí [24] 1.8.3. Phương pháp sắc kỷ phối khổ (GC/MS)[25] Tinh dầu lá Bạch Đàn được xác định thành phần hóa học bằng máy sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) HEWLETT PACKARD 6890. Sắc ký khối phổ là một loại sắc khí đặc biệt, vì sau khi ra khỏi cột sắc ký, các cấu phần được lần Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

31

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

lượt cho vào buồng MS để thực hiện việc ghi phổ của từng cấu phần. Nhờ một phần mềm, các phổ MS này được so sánh với các phổ MS chuẩn chứa trong thư viện của máy tính. Do đó để tăng độ chính xác cho sự dò tìm và so sánh, thư viện phổ khối lượng cần phải có nhiều phổ chuẩn. Độ tương hợp giữa phổ MS của các cấu phần và phổ mẫu có tính tương đối tùy thuộc phần mềm phụ trách việc so sánh, thường thì độ tương hợp càng lớn thì xác suất định danh càng cao. Kinh nghiệm thành phần hóa học và kiến thức về phổ khối lượng quyết đinh rất lớn độ chính xác của kết quả định danh. Đầu dò phổ khối lượng có độ nhạy cao, khoảng 106 - 109g, do đó có thể xác định được những cấu phần có hàm lượng thấp mà các phương pháp khác không thề thực hiện được, sắc ký khối phổ có khả năng định danh cao, khả năng dò tìm nhanh, lượng mẫu sử dụng ít.

Hình 1.9. Máy sắc ký khối phổ [24]

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

32

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Chương 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Nguyên liệu chính Nguyên liệu sử dụng tách tinh dầu trong nghiên cứu này là: Lá Bạch Đàn Liễu có nguồn gốc từ cây Bạch Đàn tại Phường 10 - TP.Vũng Tàu và được thu hái. Nguyên liệu tươi, không bị nấm mốc và lá xanh tươi, đạt độ trưởng thành và không bị sâu bệnh.

a, Lá bạch đàn tại phòng thí nghiệm b, Cây bạch đàn tại nơi thu hái Hình 2.1. Lá Bạch Đàn Liễu tại TP.Vũng Tàu 2.1.2. Thời gian lấy mẫu Để đảm bảo thu lượng tinh dầu cao nhất, tôi chọn thời gian lấy nguyên liệu lúc 10h - 13h chiều. Nhiệt độ môi trường ổn định nằm trong khoảng 32- 35oC. 2.1.3. Dụng cụ - thiết bị- hóa chất  Dụng cụ thiết bị: - Cân đồng hồ 5g (Nhơn Hòa-Việt Nam).

- Cân phân tích 1g.

- Sinh hàn ruột thẳng.

- Bình chiết 250ml.

- Tủ sấy 100oC. - Tủ lạnh trữ nguyên liệu 5-100C. Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

33

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

- Bếp đun.

- Nồi inox dung tích 5 (lít).

- Nhiệt kế 1000C. - Buret, pipet, bình tam giác, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh.

 Hóa chất sử dụng: - Nước cất.

- NaCl. - Na2SO4 khan.

2.2. Phương pháp thực nghiệm 2.2.1. Thu nguyên liệu và xử lý nguyên liệu Lá Bạch Đàn chọn những lá tươi đạt độ trưởng thành không bị sâu bệnh, đem đi rửa sạch rồi để ráo nước, sau đó thì đem đi cân chính xác 500g /mẫu rồi cho vào túi polyetylen cột kín để hạn chế sự xâm nhập của không khí. Rồi đem nguyên liệu bảo quản ở nhiệt độ 5 - 100C cho đến khi nghiên cứu.

c. lá bạch đàn trước khi làm sạch

d. lá bạch đàn sau khi làm sạch

Hình 2.2. Lá Bạch Đàn được xử lý tạp chất và làm sạch 2.2.2. Phương pháp chưng cất: Như mục tiêu đề tài đã đưa ra thì phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất hơi nước cổ điển là phương pháp chiết xuất tinh dầu phổ biến nhất được áp dụng nhiều nhất trong công nghiệp hiện nay.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

34

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

2.2.3. Dự kiến quy trình chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn liễu Nguyên liệu

Xử lý

Cắt nhỏ

Nghiên cứu tỷ lệ nước/nguyên liệu Nghiên cứu nồng độ NaCl

Ngâm Nghiên cứu thời gian ngâm Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Nghiên cứu thời gian chưng cất

Ngưng tụ

Phân ly

Tinh dầu thô

Làm Khan

Na2SO4 khan

Lắng, gạn

Tinh dầu

Sơ đồ 2.1: Quy trình công nghệ chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn liễu [17].

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

35

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Thuyết minh quy trình:

Lá Bạch Đàn được rửa sạch, cắt nhỏ sơ bộ, sau đó thêm nước và NaCl vào nguyên liệu đã cắt nhỏ với nồng độ thích hợp rồi chuyển vào thùng chứa nguyên liệu của thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước, đậy kín, để yên.

Tiến hành chưng cất hỗn hợp nguyên liệu đã xử lý. Hỗn hợp hơi nước và tinh dầu thoát ra được đi vào ống sinh hàn của thiết bị chưng cất, rồi chảy xuống bộ phận ngưng tụ. Để yên cho hỗn hợp thu được tách hoàn toàn thành 2 pha. Lớp tinh dầu ở trên chảy xuống bình chiết để thu tinh dầu thô. Nước bên dưới có thể hoàn lưu trở lại phần chưng cất để đảm bảo thu được lượng tinh dầu cao nhất.

Thêm Na2SO4 khan vào bình chứa tinh dầu thô, vừa thêm vừa khuấy đều cho đến khi thấy các tinh thể Na2SO4 bắt đầu rời ra. Để lắng hỗn hợp trên. Cho phần tinh dầu đã làm khan bên trên chảy vào bình chứa sản phẩm.

Sản phẩm tinh dầu được cho vào các bình chứa hay lọ thủy tinh, đậy kín, bảo quản trong tối.

a, sơ đồ hệ thống lý thuyết

b, sơ đồ hệ thống thực nghiệm

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống chưng cất tinh dầu bạch đàn liễu

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

36

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

1- Bếp điện.

2- Nước cất.

3- Nguyên liệu ( lá Bạch Đàn Liễu).

4- Vỉ phân tách.

5- Ống sinh hàn.

6- Bình chiết.

7- Giá đỡ.

8- Ống sừng bò.

9- Nồi inox.

10- Nhiệt kế.

2.2.4. Thực nghiệm xác định tỷ lệ nước/ nguyên liệu  Mục đích: Nước có tác dụng thẩm thấu vào các mô nguyên liệu, sau đó

sẽ hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn các hợp chất hữu cơ trong tinh dầu, có tác dụng phá vỡ hệ keo xung quanh tinh dầu, tạo điều kiện cho tinh dầu thoát ra ngoài dễ dàng hơn. Nếu thể tích dung môi quá ít sẽ làm tinh dầu khuếch tán không được tốt vào trong dung dịch làm cho thời gian chưng cất kéo dài và thời gian tiếp xúc nhiệt càng lâu thì tinh dầu ngả vàng chất lượng tinh dầu giảm xuống. Tỉ lệ nước nhiều hay ít đều ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi tinh dầu.  Thực nghiệm: Xác định lượng nước bổ sung vào khi ngâm nhằm đánh

giá khả năng phân li tinh dầu trong nguyên liệu, đây là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình chưng cất. Vì vậy việc xác định lượng nước bổ sung cũng quyết định thời gian chưng cất tối ưu của sản phẩm.

Thực nghiệm này được tiến hành với lượng nước/nguyên liệu thay đổi theo các tỉ lệ: 2/1; 3/1; 4/1; 5/1; 6/1; 7/1.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

37

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Lá đã xử lý

Cắt nhỏ

Bổ sung nước với tỷ lệ nước/ nguyên liệu

2/1

3/1

4/1

5/1

6/1

7/1

Chưng cất (3h)

Ngưng tụ

Phân ly

Tinh dầu thô

Làm khan

Lắng, gạn

Đánh giá tỷ lệ khối lượng tinh dầu thu được, chọn hàm lượng nước bổ sung thích hợp

Sơ đồ 2.2: Quy trình công nghệ xác định tỷ lệ nước bổ sung [17].

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

38

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Cách tiến hành: Lấy 500g nguyên liệu đã xử lý sau đó cắt nhỏ,

thêm vào đó một lượng nước cất, trong đó tỷ lệ nước /nguyên liệu thay đổi lần lượt là: 2/1; 3/1; 4/1; 5/1; 6/1; 7/1 (v/w) với nồng độ NaCl 2,5% đã được xác định từ quá trình nghiên cứu sơ bộ. Ngâm trong khoảng 1 giờ nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với môi trường nước thúc đẩy quá trình khuếch tán của tinh dầu. Sau đó, chuyển toàn bộ nguyên liệu vào bếp inox của hệ thống chưng cất và tiến hành chưng cất hỗn hợp trong 180 phút dưới áp suất khí quyển. Đọc thể tích tinh dầu thô tách trên ống ngưng tụ (có khắc vạch thể tích) và so sánh thể tích tinh dầu thu được ở những lần thay đổi khác nhau như trên. Từ đó, chọn tỷ lệ nước/nguyên liệu thích hợp.

2.2.5. Thực nghiệm xác định nồng độ NaCl trong nước ngâm  Mục đích: Theo tham khảo tài liệu, NaCl có tác dụng tốt trong quá trình

tách, chiết tinh dầu vì: NaCl có tác dụng làm tăng khả năng thẩm thấu của nước trong tế bào, làm tăng độ phân cực của dung dịch, nhờ đó làm giảm lực tương tác giữa các cấu tử tinh dầu kém phân cực với nước. Do đó tinh dầu sẽ dễ dàng tách ra trong quá trình chưng cất. Nồng độ muối quá thấp dẫn đến thời gian đun hỗn hợp kéo dài, thời gian tiếp xúc nhiệt của tinh dầu lâu hơn ( do không phá vỡ được hệ nhũ tương khiến tinh dầu khó tách). Kết quả là tinh dầu thu được có màu vàng và tạo nhiều nhũ tương.

Lượng tinh dầu thu được sẽ phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ NaCl. Nhưng đảm bảo lượng NaCl cho vào là phù hợp và lượng tinh dầu thu được là nhiều nhất. Khảo sát nồng độ NaCl thêm vào giúp xây dựng biểu đồ quan hệ giữa nồng độ NaCl và lượng tinh dầu thu được. Giúp xác định được nồng độ NaCl thích hợp trong quá trình trích ly tinh dầu lá Bạch Đàn. Nên tôi tiến hành lô thí nghiệm này, nhằm đánh giá xem nồng độ NaCl có tác dụng tốt trong quá trình tách chiết tinh dầu lá Bạch Đàn hay không.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

39

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Lá đã xử lý

Cắt nhỏ

Bổ sung nước với nồng độ NaCl (w/v, %)

0

2,5

5

7,5

10

12,5

15

Chưng cất (3h)

Ngưng tụ

Phân ly

Tinh dầu thô

Làm khan

Lắng, gạn

Đánh giá tỷ lệ khối lượng tinh dầu thu được, chọn nồng độ NaCl bổ sung thích hợp Sơ Đồ 2.3: Xác định hàm lượng NaCl bổ sung trong nước ngâm,chiết [17].

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

40

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Cách tiến hành: Lấy 500g nguyên liệu đã xử lý sau đó cắt nhỏ,

thêm vào đó một lượng nước cất với tỷ lệ nước/ nguyên liệu được chọn ở lô thực nghiệm này là: 5/1 (v/w). Thêm NaCl vào ở các nồng độ biến thiên lần lượt là: 0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15% (w/v). Sau đó, ngâm nguyên liệu trong 60 phút. Tiếp tục chuyển toàn bộ nguyên liệu đã ngâm vào hệ thống chưng cất và chưng cất hỗn hợp trong 180 phút dưới áp suất khí quyển. Hỗn hợp sau khi gia nhiệt sẽ bay hơi và đi qua ống sinh hàn. Tại đây, tinh dầu sẽ ngưng tụ sau khi gặp lạnh, sau đó sẽ phân li thành 2 lớp: Lớp trên là tinh dầu, lớp phía dưới là nước. Đọc thể tích tinh dầu tách ra trên ống ngưng tụ (có vạch đo) và so sánh. Từ đó, chọn nồng độ NaCl thích hợp.

2.2.6. Thực nghiệm xác định thời gian ngâm hỗn hợp  Mục đích: Thời gian ngâm là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thể

tích tinh dầu thu được bởi vì sự thẩm thấu của NaCl và nước hay sự khuếch tán của các cấu tử tinh dầu ra môi trường không thể thực hiện được trong giây lát mà đòi hỏi phải trong một khoảng thời gian nhất định.

Sau khi xác định được nồng độ NaCl thích hợp, tỉ lệ nước/nguyên liệu thích hợp, NaCl và nước sẽ được ngâm chung với nguyên liệu. Chúng tôi tiến hành lô thực nghiệm xác định thời gian ngâm nước muối.Thực nghiệm được tiến hành với các thời gian thay đổi như sau: 0h; 1h; 2h; 3h; 4h; 5h; 6h.

Thời gian ngâm với dung dịch NaCl trước khi chưng cất có ảnh hưởng đáng kể đến thể tích tinh dầu thu được. Do có thời gian để tạo sự thẩm thấu cho tinh dầu thoát ra môi trường bên ngoài nên khi chưng cất, tinh dầu thu được nhiều ngay từ đầu và thể tích tăng lên đáng kể. Đồng thời NaCl sẽ làm tăng tỷ trọng của nước phá vỡ hệ nhũ tương tinh dầu- nước và tinh dầu bị hơi nước cuốn đi dễ dàng hơn khi chưng cất.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

41

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Lá đã xử lý

Cắt nhỏ

Ngâm với thời gian (h)

0

1

2

3

4

5

6

Chưng cất (3h)

Ngưng tụ

Phân ly

Tinh dầu thô

Làm khan

Lắng, gạn

Đánh giá tỷ lệ khối lượng tinh dầu thu được, chọn thời gian ngâm thích hợp Sơ Đồ 2.4: Thực nghiêm xác định thời gian ngâm NaCl[17].

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

42

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Cách thực hiện: Lấy 500g nguyên liệu đã xử lý sau đó cắt nhỏ,

thêm vào đó một lượng nước cất và NaCl với tỷ lệ nước/nguyên liệu và nồng độ NaCl thích hợp đã chọn. Chuyển toàn bộ nguyên liệu vào nồi inox của hệ thống chưng cất. Thay đổi thời gian ngâm nguyên liệu lần lượt là: 1h; 2h; 3h; 4h; 5h; 6h. Sau đó, chưng cất hỗn hợp trong 180 phút dưới áp suất khí quyển.

Tinh dầu sẽ được ngưng tụ và phân ly sau khi gặp lạnh ở ống sinh hàn. Đọc thể tích tinh dầu tách ra trên ống ngưng tụ (có vạch đo ) và so sánh. Từ đó, chọn thời gian ngâm NaCl thích hợp.

2.2.7. Thực nghiệm xác định thời gian chưng cất  Mục đích: Thời gian chưng cất có vai trò quyết định lượng tinh dầu thu

hồi. Nếu chưng cất trong thời gian quá ngắn thì lượng tinh dầu trích ly chưa hết hoàn toàn hay nó vẫn còn tồn tại trong các tế bào tiết, do vậy sẽ làm giảm thể tích tinh dầu thu được. Ngược lại, khi chưng cất quá thời gian tối ưu thì vừa tốn thời gian, vừa tổn hao năng lượng và nghiêm trọng hơn là chất lượng tinh dầu thu được cũng bị giảm đi đáng kể.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

43

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Lá đã xử lý

Cắt nhỏ

Ngâm với thời gian (phút)

60

90

120

150

180

240

Ngưng tụ

Phân ly

Tinh dầu thô

Làm khan

Lắng, gạn

Đánh giá tỷ lệ khối lượng tinh dầu thu được, chọn thời gian chưng cất thích hợp

Sơ đồ 2.5: Thực nghiệm xác định thời gian chưng cất[17].

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

44

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Cách thực hiên: Sau khi xác định được các thông số tối ưu: Nồng

độ NaCl, tỉ lệ nước/nguyên liệu, thời gian ngâm nước muối. Chúng tôi tiếp tục tiến hành lô thực nghiệm xác định thời gian chưng cất. Thực nghiệm tiến hành chưng cất nguyên liệu với các khoảng thời gian biến thiên từ 60 phút, 90 phút, 120 phút…Thời gian chưng cất bắt đầu tính khi có giọt tinh dầu đầu tiên rơi xuống bình chiết, phải chú ý thường xuyên theo dõi và cứ sau 30 phút ghi lại thể tích tinh dầu ngưng tụ cho đến khi thấy thể tích tinh dầu thô thu được trên bình chiết không tăng được nữa. Lúc đó, tiến hành ngừng quá trình chưng cất và ghi lại thể tích tinh dầu cùng với thời gian chưng cất mà tại lúc đó tinh dầu không tăng được nữa.

2.3. Phương pháp xác định danh các cấu tử thành phần có trong tinh dầu lá Bạch Đàn liễu Phát hiện sự có mặt của các cấu tử có trong tinh dầu lá Bạch Đàn liễu tại Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm TP. Hồ Chí Minh (số 02 Nguyễn Văn Thủ, Quận 1,Tp.HCM) trên thiết bị sắc ký khí – ghép khối phổ. Việc định danh các thành phần trong tinh dầu được thực hiện bằng cách dùng phần mềm cài đặt sẵn trên máy để so sánh các phổ full-MS và MS/MS của từng cấu tử tách ra trên sắc ký đồ với các phổ chuẩn có trong thư viện phổ.

Mức độ phù hợp giữa các chất có trong mẫu nghiên cứu và chất đề nghị được tính bằng đại lượng độ tương thích. Độ tương thích càng cao thì kết quả định danh càng chính xác. Khi phổ khối của một chất phân tích hoàn toàn giống với phổ khối của một chất chuẩn trong thư viện thì độ tương thích là được biểu thị là 1.000. Độ tương thích đạt trên 800 được xem là cho kết quả có độ tin cậy cao.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

45

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

2.4. Phương pháp xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu Tinh dầu sau khi chưng cất, để lắng hỗn hợp trong ống ngưng tụ đến khi tách hẳn thành 2 pha riêng biệt: Pha nằm phía trên là tinh dầu, pha phía dưới là nước. Đọc thể tích tinh dầu trên ống ngưng tụ có vạch đo thể tích. Rồi tiến hành xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu tách chiết được.

Tỉ lệ khối lượng tinh dầu thu hồi được tính theo công thức: η= Trong đó: η : Tỷ lệ khối lượng thu hồi tinh dầu (%).

VTD: Thể tích tinh dầu thu được (ml). dTD : Tỷ trọng của tinh dầu (g/ml). mNL : Khối lượng nguyên liệu đem đi chưng cất (g).

2.5 Phương pháp xử lý số liệu - Các kết quả nghiên cứu đều là trung bình cộng của 3 lần xác định song

song.

- Xử lý số liệu bằng phần mềm MS Excel 2007.

- Vẽ đồ thị hai chiều bằng phần mềm Excel 2007.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

46

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xác định tỷ lệ nước/nguyên liệu thích hợp Bảng 3.1. Các thông số sử dụng để khảo sát tỷ lệ nước/ nguyên liệu STT

Tên thông số

Gía trị thông số

1

Tỷ lệ nước/ nguyên liệu

Khảo sát

2

Nồng độ dung dịch NaCl

2,5%

3

Thời gian ngâm

1 giờ

4

Thời gian chưng cất

3 giờ

Tỷ lệ dung môi được chọn theo điều kiện Vdung môi > Vngưng , vậy thể tích ngưng trung bình trong quá trình chưng cất ở các điều kiện trước là luôn lớn hơn 500 ml, nên chọn tỷ lệ khảo sát bắt đầu là 2:1, cho đến khi lượng tinh dầu thu giảm.

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ nước ảnh hưởng đến tỷ lệ tinh dầu Tỷ lệ (ml/g)

2/1

3/1

4/1

5/1

6/1

7/1

Lượng tinh dầu (ml)

0,8

1

1,4

1,6

1,6

1,3

Chất lượng tinh dầu

Trong suốt mùi thơm tự nhiên, ít tạo nhũ tương.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

Trong suốt, mùi thơm tự nhiên, tạo nhũ tương.

47

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

 Các dữ liệu ở bảng 3.2: Cho thấy rằng quá trình chưng cất tinh dầu lá Bạch Đàn liễu thì tỷ lệ dung môi khảo sát được tối ưu nằm ở tỷ lệ 5/1. Trong khoảng tỷ lệ dung môi này thì tinh dầu tạo ra trong suốt, ít tạo nhũ tương, mùi thơm tự nhiên.

Biểu đồ 3.1: Thể hiện lượng tinh dầu thu được phụ thuộc vào tỷ lệ nước  Qua biểu đồ 3.1 : Ta có nhận xét tinh dầu thu được tăng theo tỷ lệ nước/

khối lượng lá Bạch Đàn. Quá trình đạt hiệu quả thu tinh dầu cao nhất ở tỷ lệ 5/1. Ngoài ra, lượng nước càng cao thì khả năng tạo nhũ tương của tinh dầu với nước càng cao, làm chất lượng tinh dầu sẽ giảm xuống do lượng nước càng nhiều thì thành phần phân cực tan nhiều vào trong nước, còn lại các thành phần không phân cực với tỷ lệ các hợp phần cao, cho nên khả năng tạo nhũ tương là rất cao.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

48

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

3.2. Kết quả xác định nồng độ NaCl trong nước ngâm Bảng 3.3. Các thông số sử dụng để khảo sát nồng độ NaCl STT

Tên thông số

Gía trị thông số

1

Tỷ lệ nước/ nguyên liệu

5/1

2

Nồng độ dung dịch NaCl

Khảo sát

3

Thời gian ngâm

1 giờ

4

Thời gian chưng cất

3 giờ

Nồng độ NaCl sẽ được thay đổi từ 0% cho đến một giá trị mà tại đó lượng tinh dầu thu giảm đi so với lần thực nghiệm trước đó.

Bảng 3.4.Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaCl đến tỷ lệ tinh dầu Nồng độ NaCl (%) Thể tích tinh dầu thu được (ml) Trạng thái tinh dầu

0%

2,5%

5%

1,2

1,6

2,2

7,5%

2,4

Màu vàng nhạt, tạo nhũ tương

10%

12,5%

15%

2,6

2,4

2,2

Trong suốt, ít tạo nhũ tương

 Qua các dữ liệu ở bảng 3.4: Ta thấy được nồng độ NaCl thêm vào có

vai trò: -

Làm tăng tỷ trọng của nước, phá vỡ hệ nhũ tinh dầu- nước, làm cho tinh dầu dễ dàng tách lớp trong quá trình chưng cất.

-

Rút ngắn thời gian chưng cất.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

49

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Biểu đồ 3.2. Thể hiện tỷ lệ tinh dầu thu được phụ thuộc vào nồng độ NaCl 

Qua biểu đồ 3.2: Cho thấy được lượng tinh dầu thu được cao nhất ở nồng độ muối 10%. Từ nồng độ [NaCl]= 12.5% lượng tinh dầu bắt đầu giảm dần do: -

Khi chưng cất, tinh dầu tạo với nước thành hệ nhũ tương, việc cho

muối vào hỗn hợp chưng cất để tránh thất thoát tinh dầu dưới dạng nhũ, làm giảm độ tan của một số thành phần không phân cực có trong tinh dầu và nước.

-

NaCl cũng là chất điện ly làm tăng tỉ trọng, càng làm tăng độ phân

cực của nước giúp tinh dầu dễ phân lớp. Lượng tinh dầu thu được có thể giảm theo sự tăng nồng độ của NaCl do khi nồng độ cao thì các lớp biểu bì ngoài chứa tinh dầu co lại, ngăn cản sự thoát tinh dầu ra ngoài.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

50

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

3.3. Kết quả xác định thời gian ngâm ảnh hưởng đến tỷ lệ thu tinh dầu Bảng 3.5. Các thông số sử dụng để khảo sát thởi gian ngâm STT

Tên thông số

Gía trị thông số

1

Tỷ lệ nước/ nguyên liệu

5/1

2

Nồng độ dung dịch NaCl

10%

3

Thời gian ngâm

Khảo sát

4

Thời gian chưng cất

3 giờ

Thời gian ngâm sẽ thay đổi từ 60 phút cho đến khi lượng tinh dầu thu được giảm và chất lượng tinh dầu không đạt yêu cầu. Để lựa chọn được thời gian ngâm tối ưu cho quá trình chưng cất tinh dầu lá Bạch Đàn, ngoài biểu đồ thể hiện tỷ lệ tinh dầu thu được phụ thuộc vào thời gian ngâm, ta còn phải dựa vào chất lượng tinh dầu tạo ra trong quá trình chưng cất để quyết định thời gian ngâm tối ưu cho quá trình chưng cất tinh dầu lá Bạch Đàn.

Bảng 3.6. Kết quả khảo sát sự anh hưởng của quá trình ngâm 1

2

3

4

5

6

Thời gian ngâm (phút)

60

120

180

240

300

360

Lượng tinh dầu thu được (ml)

2,6

2,7

2,9

3

2,9

2,8

STT

Chất lượng tinh dầu

Mùi thơm tự nhiên, ít tạo nhũ tương

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

51

Tạo nhiều nhũ tương

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Biểu đồ 3.3. Sự ảnh hưởng của quá trình ngâm đến hiệu suất tinh dầu  Qua kết quả khảo sát ở Biểu đồ 3.3: Ta thấy ngoài việc tỷ lệ thu tinh

dầu được cao còn phải xét đến khả năng lôi cuốn của hơi nước ở các thời gian ngâm khác nhau và chất lượng tinh dầu. Các yếu tố này quyết định và ràng buột lẫn nhau.

Ta phân tích các yếu tố sau: -

Khả năng lôi cuốn: Trong quá trình ngâm lá Bạch Đàn cùng với lượng dung môi xác định ở tỷ lệ 5/1 thì khả năng lôi cuốn tinh dầu của hơi nước sẽ đạt cao nhất ở thời gian ngâm xấp xi 240 phút (4 giờ ). Quá trình này sẽ được giải thích bằng một giả thuyết, giả sử 1000 phân tử nước sẽ lôi cuốn được 50 phân tử tinh dầu, tỷ lệ này sẽ ít thay đổi trong quá trình chưng cất, kết quả của quá trình này là lượng tinh dầu và tỷ lệ nước chưng không thay đổi nhiều và ít tạo nhũ tương. Ngược lại, nếu tỷ lệ lôi cuốn không đều thì kết quả lượng nước chưng và tinh dầu sẽ chênh lệch nhau, vì thế khả năng lôi cuốn sẽ không tốt và mất nhiều thời gian hơn.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

52

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

-

Trường ĐHBR- VT

Chất lượng tinh dầu: Nếu thời gian ngâm quá lâu thì khả năng tạo nhũ tương của tinh dầu và nước sẽ tăng vì thế thời gian chưng cất để tách tinh dầu ra kéo dài. Tinh dầu tạo ra, tạo nhũ tương nhiều với nước. Kết quả thực nghiệm cho thấy nếu ngâm hỗn hợp này ở 300 phút (5 giờ) thì tinh dầu tạo nhiều nhũ tương với nước chưng và tinh dầu có mùi lạ do sự thủy phân của lá Bạch Đàn làm cho tinh dầu có mùi lạ, mùi thơm tự nhiên của tinh dầu bị giảm đi.

Qua các yếu tố phân tích trên ta thấy ở thời gian ngâm 240 phút thì lượng tinh dầu thu được có chất lượng tốt nhất, tỷ lệ lôi cuốn tinh dầu của nước ít thay đổi.

3.4. Kết quả xác định thời gian chưng cất thích hợp Bảng 3.7. Các thông số sử dụng để khảo sát thời gian chưng cất STT

Tên thông số

Gía trị thông số

1

Tỷ lệ nước/ nguyên liệu

5/1

2

Nồng độ dung dịch NaCl

10%

3

Thời gian ngâm

4 giờ

4

Thời gian chưng cất

Khảo sát

Kết quả thực nghiệm cho thấy hơi tinh dầu xuất hiện ( 600 – 800 C). Nhiệt độ chưng cất pha hơi khoảng 950C, tại nhiệt độ này tinh dầu cuốn theo hơi nước bay lên và ngưng tụ cùng với hơi nước và nhiệt độ giữ ổn định trong suốt thời gian chưng cất.

Trên lý thuyết thì thời gian chưng cất phải được khảo sát được 30 phút thì bắt đầu có hơi ngưng tụ. Trên thực tế, khoảng thời gian chưng cất 30( phút) lượng tinh dầu thu được khó xác định thể tích.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

53

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Bảng 3.8. Lượng tinh dầu thu được theo thời gian chưng cất STT Thời gian chưng cất ( phút) Thể tích tinh dầu (ml) Chất lượng tinh dầu

1

2

3

4

5

6

7

60

90

120

150

180

210

240

1,0

1,6

2,0

2,6

3

3

3 Xuất hiện

Tốt

mùi lạ

Qua bảng Bảng 3.8: Tôi sẽ xác định chính xác lượng tinh dầu tạo ra để xây dựng một giản đồ chi tiết về thời gian chưng cất, sự hạn chế về điều kiện và trang thiết bị. Cho nên chúng tôi lựa chọn khoảng thời gian chưng cất bắt đầu là 60 phút để dễ dàng xác định gần đúng thể tích tinh dầu tạo ra. Quá trình chưng cất sẽ khảo sát trong khoảng thời gian 60 – 240 phút, sau khoảng thời gian này lượng tinh dầu thu được không thay đổi nhiều và đồng thời quá trình chưng cất cũng bắt đầu kết thúc ( các giọt nước ngưng không còn tinh dầu ).

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

54

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Biểu đồ 3.4. Thể hiện lượng tinh dầu thu được phụ thuộc vào thời gian chưng cất  Qua kết quả khảo sát lượng tinh dầu ở biểu đồ 3.4: Lượng tinh dầu sẽ

tăng dần khi ta tăng thời gian chưng cất hỗn hợp. Và tăng nhanh liên tục trong 150 phút đầu, sau đó chạy chậm và ổn định trong 30 phút tiếp theo và đạt cực đại tại phút 180 với 3 ml.Tuy nhiên, lương tinh dầu này sẽ không tăng nữa khi ta tiếp tục chưng cất. Vì thế thời gian chưng cất thích hợp được chọn là 180 phút.

Qua các kết quả thu được từ các thí nghiệm trên ta thấy hiệu suất thu hồi tinh dầu lá Bạch Đàn cao nhất là 3 ml, chiếm 0,54 % về khối lượng so với nguyên liệu. Qua đó nếu chúng ta biết tận dụng nguồn lá Bạch Đàn liễu để chiết rút tinh dầu, thì phương án chưng cất bằng hơi nước mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

55

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

3.5. Đề xuất quy trình chưng cất tinh dầu Bạch Đàn liễu Nguyên liệu

Xử lý

Cắt nhỏ

Tỷ lệ nước /nguyên liệu: 5/1 (v/w) Nồng độ NaCl :10%

Ngâm Thời gian ngâm: 4 giờ Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Thời gian chưng cất: 3 giờ

Ngưng tụ

Phân ly

Tinh dầu thô

Làm Khan

Na2SO4 khan

Lắng, gạn

Phân tích GC/MS

Tinh dầu

Sơ đồ 3.1 : Quy trình hoàn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Bạch Đàn Liễu

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

56

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016



Trường ĐHBR- VT

Thuyết minh quy trình:

- Chuẩn bị nguyên liệu: Lá Bạch Đàn chọn những lá tươi đạt độ trưởng thành không bị sâu bệnh, đem đi rửa sạch rồi để ráo nước, sau đó thì đem đi cân chính xác 500g. Tiến hành cắt nhỏ nguyên liệu để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sau. Cho tỷ lệ nước/ nguyên liệu là 5/1 (v/w) với nồng độ NaCl trong nước ngâm là 10%. Sau đó ta tiến hành: - Ngâm muối: Chuyển toàn bộ hỗn hợp trên vào nồi inox của thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước, lắp kín thiết bị, ngâm trong 4 giờ.

- Chưng cất: Tiến hành chưng cất hỗn hợp nguyên liệu đã xử lý dưới áp suất khí quyển ( nhiệt độ dưới 1000C) trong 180 phút để thu hồi tinh dầu.

- Ngưng tụ: Hỗn hợp nước và tinh dầu thoát ra được đi vào ống sinh hàn của thiết bị chưng cất, dưới tác dụng của nước có trong ống sinh hàn sẽ chuyển hóa hỗn hợp trên từ dạng hơi sang dạng lỏng và sau đó được chảy vào bộ phận ngưng tụ của thiết bị.

- Phân ly: Để yên cho hỗn hợp thu được trong bộ phận ngưng tụ đến khi tách hoàn toàn thành 2 pha. Cho lớp tinh dầu trên chảy qua bình chiết để thu tinh dầu thô.

- Làm khan: Thêm Na2SO4 khan vào bình chứa tinh dầu thô, vừa thêm vừa khuấy đều cho đến khi quan sát thấy các tinh thể muối Na2SO4 bắt đầu rời ra.

Sản phẩm tinh dầu thu được cho vào các lọ thủy tinh, đậy kín, bảo quản trong tối ở nhiệt độ 2-40C. 3.6. Kết quả xác định thành phần hóa học của mẫu tinh dầu lá Bạch Đàn liễu đã được tối ưu.

Sau khi thu được tinh dầu, tôi tiến hành gửi mẫu đi xác định thành phần hóa học của tinh dầu lá Bạch Đàn bằng phương pháp sắc kí khí, ghép khối phổ GC/MS tại Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm TP. Hồ Chí Minh.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

57

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Hình 3.1: Mẫu tinh dầu Bạch Đàn đem phân tích

Hình 3.2. Sắc kí đồ tinh dầu lá Bạch Đàn Liễu  Qua kết quả trên sắc ký đồ, tôi nhận thấy có 20 giá trị có thời gian lưu

khác nhau, tương ứng với điều này là trong mẫu tinh dầu thu được có chứa 20 cấu tử, ứng với 20 hợp chất. Các cấu tử ở những điểm peak 5.37, 6.99, 9.35, 9.61 9.84, 11.65,… có thời gian lưu cách xa nhau và có cường độ tương đối lớn, chứng tỏ đây là những cấu tử có hàm lượng cao nhất trong tinh dầu. Các cấu tử còn lại có cường độ tương đối thấp nên có hàm lượng trong tinh dầu không đáng kể. Mặt khác có một số cấu tử có thời gian lưu rất gần nhau nên chúng có thể là đồng phân của nhau như các cấu tử ở những peak 5.37, 6.99.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

58

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

Hình 3.3: Kết quả phân tích thành phần hóa học của tinh dầu Theo sắc kí đồ có 20 điểm peak tương ứng có 20 cấu tử được nhận danh, nhưng trong hình 3.3 chỉ có 18 chất biết tên cụ thể, 2 chất còn lại chưa được xác định được tên. Có lẽ nguyên nhân của việc này là điểm peak của 2 chất chưa biết tên do cường độ quá thấp hoặc hình ảnh phổ thu được không trùng với hình ảnh phổ chuẩn trong ngân hàng. Ta thấy thành phần tinh dầu của lá Bạch Đàn liễu tại TP- Vũng Tàu có chứa 18 cấu tử và thành phần chủ yếu là: α -Pinene chiếm 2,73%; β-Pinene chiếm 18,92% ; o-Cymene chiếm 15,37% ; Limonene chiếm 7,61%, 1,8- Cineol chiếm 31,88% ; ζ-Terpen chiếm 11,55 %. Đó là các thành phần chính của tinh dầu lá Bạch Đàn liễu tại TP-Vũng Tàu.

Kết quả chạy sắc ký phổ cho thấy được diện tích peak của 1,8-Cineol có diện tích lớn nhất, vì vậy trong mẫu tinh dầu lá Bạch Đàn là thành phần chủ yếu.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

59

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Từ kết quả nghiên cứu tinh dầu lá Bạch Đàn liễu chúng tôi rút ra được một số kết luận sau: a) Qua quá trình thực nghiệm chúng tôi đã xây dựng quy trình chiết xuất tinh dầu lá Bạch Đàn liễu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước cùng với các điều kiện thích hợp nhằm thu được lượng tinh dầu cao nhất như sau: - Tỷ lệ nước/ nguyên liệu là

: 5/1 (v/w).

- Nồng độ dung dịch NaCl là : 10%.

- Thời gian ngâm hỗn hợp là

: 4h (giờ).

- Thời gian chưng cất thích hợp: 3h (giờ).

- Tỉ lệ khối lượng tinh dầu lá Bạch Đàn liễu là: 0,54 % (w/w).

b) Tinh dầu lá Bạch Đàn thu được có một số tính chất sau: Trong suốt, màu hơi vàng nhạt, mùi thơm nồng, hấp dẫn. c) Bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) đã xác định được 18 cấu tử chính trong tinh dầu. Trong thành phần chính của lá Bạch đàn liễu là hợp chất 1-8 Cineol chiếm 31,88%.

2. Kiến nghị Đề tài cần nghiên cứu thêm: -

Các loại Bạch Đàn thuộc loại khác, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác, các

phương án vận chuyển và bảo quản sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu suất và thành phần tinh dầu.

-

Áp dụng các phương pháp mới vào quá trình như: Chưng cất bằng nước

có hỗ trợ của vi sóng, sóng siêu âm…

-

Xác định các chỉ số hóa học như: chỉ số acid, chỉ số ester, chỉ số iode.

-

Tìm hiểu sâu hơn về quá trình làm sạch tinh và tinh chế tinh dầu.

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

60

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1].Vương Ngọc Chính. Hương Liệu Mỹ Phẩm. ĐHQG TP Hồ Chí Minh.

[2]. Nguyễn Văn Minh, “Các phương pháp sản xuất tinh dầu”, Báo điện tử http://www.ioop.org.vn/vn/ - Viện nghiên cứu dầu và cây có dầu - Bản tin khoa học công nghệ.

[3]. 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.

[4]. Lê Thị Anh Đào, TS. Đặng Văn Liễu, Thực hành hóa học hữu cơ, NXB Đại học sư phạm.

[5]. Đỗ Tất Lợi (2004), “ Những cây thuốc Việt Nam”, Nhà xuất bản Y học [6]. Lã Đình Mời. Tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, (2001).

[7]. Nguyễn Đắc Phát (2010), “ Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi Năm Roi (Citrus grandis (L). Osbeck var. grandis) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước”, Khoa Chế Biến, Đại học Nha Trang.

[8] . Lê Thị Anh Đào, TS Đặng Văn Liễu, Thực hành hóa học hữu cơ, NXB Đại học sư phạm.

[9]. Lê Ngọc Thạch (2003). Tinh Dầu, NXB Đại học Quốc gia, Thành phố Hồ Chí Minh.

[10]. Nguyễn Kim Phi Phụng (2007). Phương Pháp Cô Lập Hợp Chất Hữu Cơ, NXB Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên.

[11]. Lê Văn Đăng (2005), Chuyên đề một số hợp chất thiên nhiên, NXB Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

[12]. Lê Ngọc Thạch, Phạm Hữu Tín, Trần Hữu Anh. (1998), Tạp chí khoa học công nghệ.(36) TIẾNG ANH Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

61

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

[13]. Boland, D. J.; Brophy, J. J.; House, A. P. N. (1991). Eucalyptus Leaf Oils: Use, Chemistry, Distillation and Marketing. Melbourne: Inkata Press.

[14]. Thavanapong, N. (2006), The essential oil from peel and flower or Citrus Maxima, Master Thesis, Dept. Pharmacology, Silpakorn University.

[15]. Baker, R.T. and Smith, H. G.(1912). A Research On The Eucalypts Of Tasmania And Their Essential Oils. J. Vail INTERNET [16].http://www.ioop.org.vn/vn/NCTK/Thanh-Tuu-Cua-Vien/Ban-Tin-KhoaHoc-Cong-Nghe/Vai-Tro-Cua-Tinh-Dau-Trong-Doi-Song-Thuc-Vat/.

[17].http://www.tailieu.vn [18].http://www.tinhdaugiangthoa.com/2015/10/tac-dung-cua-tinh-daukhuynh -diep-bach.html [19].http://www.nguyeninvestment.com/luan-van/luan-an-khao-sat-tinh-daubach-dan-chanh-va-dieu-che-mot-so-dan-suat-tu-citronelal-35884/ [20].http://vafs.gov.vn/vn/2005/07/ky-thuat-trong-rung-bach-dan-eucalyptus2/ [21].https://thuongcangthuquan.wordpress.com/2015/03/18/doi-vien-va-caykhuynh-diep-bac-si-tin/ [22].http://giongcaytrong.org/cay-giong/Cay-Cong-Nghiep/Cay-Bach-DanDo-77.html [23].http://www.duoclieu.org/2012/01/tinh-dau-bach-dan-oleumeucalypti.htm [24]. http://www.case.vn [25]. http://thuvien.violet.vn

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

62

Khoa Hóa học và CNTP

Đề Tài Khoa Học Trường - Khóa 2012-2016

Trường ĐHBR- VT

PHỤ LỤC  Một số hình ảnh khi thực nghiệm tại phòng thí nghiệm: Tại phòng NCKH,CS3, Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

a. Tinh dầu thu được

c. Thực nghiệm nồng độ NaCl

e. Thực nghiệm thời gian chưng cất

Ngành Công Nghệ kỹ thuật Hóa học

b. Thực nghiệm tỷ lệ dung môi

d. Thực nghiệm thời gian ngâm NaCl

f. Tổng lượng tinh dầu thực nghiệm

63

Khoa Hóa học và CNTP