Khóa luận Quy trình ly trích tinh dầu vỏ Bưởi

hơi dôn dốt chua, đặc biệt là không có hạt mẩy, chỉ có hạt lép nhỏ li ti. Tỷ lệ phần ăn được trên 55%, độ brix từ 9-12%. Phù hợp ăn tươi, chế biến, tiêu thụ nội địa và xuất khẩu nhiều nước. Thời vụ thu hoạch bắt đầu từ tháng 9 dương lịch.[16] 1.6.2 Bưởi Phúc Trạch Nguồn gốc Bưởi Phúc Trạch là ở xã Phúc Trạch, huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh. Hiện nay giống Bưởi này đang được trồng ở hầu hết các huyện và các vùng lân cận. Bưởi Phúc Trạch được coi là một trong những giống Bưởi ngon nhất của nước ta. Quả hình cầu hơi dẹt, vỏ quả màu vàng xanh, trọng lượng trung bình từ 1-1,2 kg, tỷ lệ ăn được 60-65%, số lượng hạt từ 50-80 hạt, màu sắc thịt quả và tép múi phớt hồng, vách múi dòn dễ tách rời, thịt quả mịn, đồng nhất, vị ngọt hơi chua, độ brix từ 12-14, thời gian thu hoạch vào tháng 9. Bưởi Phúc Trạch chỉ có thể giữ được hương vị khi được trồng ở bốn xã Phúc Trạch, Hương Trạch, Hương Đo và Lộc Yên thuộc huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh. Bưởi Phúc Trạch chỉ có mùa vào khoảng tháng 7, tháng 8 và tháng 9 âm lịch, lâu nay sản lượng thường không đủ để cung cấp cho nhu cầu của các tỉnh phía Bắc. Điều đặc biệt là giống Bưởi này đã được lấy đi trồng ở nhiều nơi và cũng được chăm sóc rất công phu nhưng quả không bao giờ ngon được như trên đất Phúc Trạch. Bưởi Phúc Trạch sống lâu năm, vài năm đầu cây cho quả tương đối thấp, nhưng từ năm thứ 6 trở đi lượng quả thu được khá ổn định: từ 90-120 quả. Quả sai nhất là khi cây ở độ tuổi 11-15. Cây Bưởi già trên 20 năm vẫn giữ được năng suất quả cao, cây Bưởi càng già quả càng ngon, ngọt đậm. Nếu tính thời gian sống và năng suất cho quả lâu năm thì Bưởi Phúc Trạch có ưu thế vượt trội hơn hẳn các loại cây ăn quả có múi khác như chanh, cam, quýt Hình 1.3 : Bưởi Phúc Trạch[15] Không chỉ có ở giá trị độ ngon ngọt, Bưởi Phúc Trạch còn được ưa chuộng vì rất dễ bảo quản. Quả có lớp vỏ dày, cứng nên vận chuyển đi xa rất ít bị giập nát. Bưởi tươi ngon rất lâu mà không cần bất kì loại hoá chất bảo quản nào. Ở Hương Khê, một số gia đình chỉ cần vùi Bưởi vào cát ẩm hoặc bôi vôi vào cuống, rồi để ở nơi thoáng mát là có thể giữ được 3-5 tháng. Vỏ quả có thể hơi khô héo đi nhưng chất lượng múi bên trong không hề suy giảm. Bưởi Phúc Trạch không chỉ là vẻ đẹp của một vùng quê mà còn mang lại giá trị kinh tế cao bởi nó là nguồn thu nhập chủ yếu của các gia đình làm vườn ở đây. Theo kết quả nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu cây ăn quả Phủ Qùy (Nghệ An) thì trong hơn 100 giống Bưởi ở nước ta, Bưởi Phúc Trạch được đánh giá là ngon và có hiệu quả kinh tế cao nhất [16]. 1.6.3 Bưởi da xanh Bưởi da xanh là đặc sản của xứ dừa Bến Tre, có nguồn gốc từ ấp Thanh Sơn (xã Thanh Tân, Mỏ Cầy, Bến Tre), bên kia sông Hàm Luông. Bưởi da xanh trồng nhiều nhất tại xã Mỹ Thạnh An, thị xã Bến Tre, bên này sông Hàm Luông. Giống bưởi quý hiếm này chỉ thực sự được chú ý đến trong khoảng một thập niên trở lại đây do chất lượng của nó vượt trội so với nhiều loại Bưởi khác. Bưởi da xanh sở dĩ được tôn vinh là Bưởi “vua” vì ăn rất ngọt, ráo nước, không hạt (hoặc rất ít hạt), vỏ mỏng, thịt Bưởi đỏ sậm bắt mắt và cho trái quanh năm. Bưởi có thể bảo quản trong thời gian dài (vài tháng) mà vẫn đảm bảo chất lượng và cảm quan. Hình 1.4 : Bưởi da xanh[15] Bưởi da xanh ở Bến Tre có lợi thế về chất lượng cao hơn ở các tỉnh khác như : tép Bưởi màu hồng đỏ, bó chặt, dễ tách ra khỏi trái, nhiều nước nhưng không dính tay, vị ngọt hầu như không chua, độ Brix từ 9,5-12, tỷ lệ thịt quả trên 55%, mùi thơm, ít hạt, dễ bảo quản, vận chuyển trong thời gian lâu, chỉ cần công nghệ đơn giản có thể giữ chất lượng hương vị trong thời gian từ 2-3 tháng. Thời gian thu hái cho cả ăn tươi và bảo quản là 210-216 ngày sau khi đậu quả. Biểu hiện bên ngoài: các hạt tinh dầu trên vỏ quả nở to, vỏ quả sần sùi, dùng tay ấn nhẹ đáy quả sẽ cảm nhận được độ lún nhất định [16]. 1.6.4 Bưởi Diễn Hình 1.5 : Bưởi diễn [15] Bưởi Diễn được trồng nhiều ở Phú Diễn, Phú Minh (Từ Liên, Hà Nội). Bưởi Diễn là một đột biến của bưởi Đoan Hùng. Bưởi Diễn quả tròn, vỏ trái nhẵn khi chín màu vàng cam, trọng lượng trung bình từ 0,8-1 kg/trái, tỷ lệ phần ăn được từ 60-65%, số hạt trung bình khoảng 50 hạt, múi và vách múi dễ tách rời nhau, thịt trái màu vàng xanh, ăn giòn, ngọt, độ brix từ 12-14%. Thời gian thu hoạch bưởi Diễn muộn hơn bưởi Đoan Hùng, thường vào khoảng cuối tháng 12 âm lịch [16]. 1.6.5 Bưởi Thanh Trà Hình 1.6 : Bưởi Thanh Trà [15] Bưởi Thanh Trà trồng nhiều ở huyện Hương Trà-Huế, ven bờ sông Hương. Bưởi Thanh Trà là giống Bưởi ngon có tiếng: quả nhỏ, hình quả lê, trọng lượng trung bình từ 0,6-0,8kg, vỏ quả mỏng dễ bóc, khi quả chín màu xanh, tép nhỏ mọng nước nhưng ăn dòn ngọt , thịt quả mịn, đồng nhất, màu vàng xanh, tỷ lệ phần ăn được từ 62-65%, độ brix 10-12. Bưởi Thanh Trà thu hoạch vào tháng 9 dương lịch. Ở nhà vườn Thanh Trà hầu như quanh năm có mùi hương thơm dịu, đặc biệt khi Bưởi Thanh Trà ra hoa [16]. 1.6.6 Bưởi Đoan Hùng Hình 1.7: Bưởi Đoan Hùng [15] Huyện Đoan Hùng-Phú Thọ có hai giống Bưởi đặc sản đạt các chỉ tiêu quốc gia đó là giống Bưởi Sửu Chí Đám và Bưởi Bằng Luân (xã Bằng Luân). Bưởi Sửu Chí Đám, sinh trưởng và phát triển phù hợp trên phù sa sông Lô, sông Chảy. Nguồn gốc của giống Bưởi này được người dân xã Chí Đám nhân ra từ cây Bưởi ngon của người nông dân có tên là Sửu cách đây trên 200 năm. Vì vậy, người dân đã lấy tên ông đặt tên cho giống Bưởi này. Bưởi Sửu Chí Đám sau 5 năm trồng đã cho quả có chất lượng tốt, cây 15 tuổi có năng suất từ 100-150 quả. Quả có chất lượng cao, trọng lượng trung bình 0,7-0,8kg/quả, dạng quả cầu lồi, khi chín có màu vàng xanh, trục quả rỗng, múi dễ tách, tép múi màu trắng xanh, thịt quả màu trắng phớt hồng, mềm, mọng nước, ngọt mát, hương vị đậm. Độ brix của Bưởi từ 9-11, tỷ lệ phần ăn được 60-65%. Bưởi Sửu Chí Đám thu hoạch vào tháng 10, tháng 11. Quả có thể để lâu sau thu hoạch, bảo quản sau 5-6 tháng quả vẫn giữ được chất lượng tốt. Bưởi Bằng Luân: tập trung ở xã Bằng Luân, thuộc vùng Tây Bắc của huyện. Bưởi Bằng Luân có phẩm chất tốt, thích ứng rộng, cho năng suất cao, cây 15 tuổi có chiều cao 6-7m, tán rộng 6,5-7,5m, năng suất trung bình từ 300-400 quả/ cây, trọng lượng trung bình 1-1,2kg/quả, dạng quả hình cầu, khi chín có màu vàng rơm, màu thịt quả trắng, trục quả đặc, dễ tách múi, tép mềm mọng nước có màu trắng xanh, ngọt đậm, mùi thơm, tỷ lệ phần ăn từ 60-63%, độ brix 10,25-11,54, vitamin C có trong 100g quả từ 80,55-98,46mg, trữ lượng nước 87,25-89,43%. Loại bưởi này có thể quản bảo bằng phương pháp truyền thống đến 5 tháng vẫn giữ nguyên phẩm chất. Bưởi Bằng Luân có cách đây 200-300 năm là giống có nhiều nhất ở Đoan Hùng, hầu hết các xã ở trong huyện đặc biệt là Bằng Luân và Quế Lâm đều trồng giống Bưởi này [16]. 1.6.7 Bưởi Tân Triều Biên Hòa Hình 1.8: Bưởi Tân Triều Biên Hòa. [15] Bưởi Tân Triều nổi tiếng từ xưa đến nay là loại Bưởi thơm ngon, thanh mà không chua, rất đặc trưng của vùng Đông Nam Bộ Cù lao Tân Triều thuộc xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. Vùng đất này được bồi lắng bởi phù sa thượng nguồn sông Đồng Nai, do thổ nhưỡng khá đặc trưng do đó một số loại Bưởi như: Bưởi đường lá cam, Bưởi da láng, Bưởi Thanh Trà rất hợp với vùng này. Xã Tân Triều có diện tích tự nhiên 1114ha, trong đó diện tích chuyên canh cây Bưởi 303ha, riêng cù lao Tân Triều chiếm hơn 2/3 diện tích trồng Bưởi toàn xã, trên 200ha. Trái Bưởi to tròn đều, màu vàng sáng đẹp, vỏ Bưởi có mùi thơm nhẹ, múi Bưởi không bị lép, tép to, đều, ăn rất ngon miệng. Cùng với Bưởi Năm Roi (Vĩnh Long), Bưởi Tân Triều đã chiếm lĩnh thị trường thành phố Hồ Chí Minh và bước đầu xuất khẩu sang một số nước, làng Bưởi Tân Triều đã có hơn 250ha. Vùng nổi tiếng là ở cù lao Phố và cù lao Tân Triều trên sông Đồng Nai. Bưởi quả to, hình quả lê, vỏ dày, cùi xốp trắng, múi dễ tách, ăn dòn, ngọt dôn dốt chua. Trọng lượng trung bình từ 1,2-1,5kg, tỷ lệ phần ăn được trên 60%. Thời vụ thu hoạch bắt đầu từ tháng 9 dương lịch [16]. 1.6.8 Bưởi lông cổ cò Hình 1.9: Bưởi lông cổ cò [15] Vùng chuyên canh: Xã An Thái Đông, Mỹ Lương, An Thái Trung, Mỹ Đức Tây, Thiện Trí (Huyện Cái Bè). Diện tích: 45 ha ; Sản lượng: 1125 tấn/ha. Bưởi lông cổ cò là một đặc sản của huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang. Cây có đặc tính sinh trưởng khá mạnh, phiến lá hình elip, màu xanh đậm và trên bề mặt có lớp lông tơ mịn, có khả năng chống chịu tốt đối với bệnh vàng lá thối rễ. Cây có khả năng cho trái sau 2,5-3,5 năm trồng (đối với cây chiết và cây ghép). Thời gian thu hoạch tập trung từ tháng 8 đến tháng 12. Thời gian từ khi ra hoa đến khi thu hoạch là từ 7-7,5 tháng. Năng suất khá cao (trên100 trái/năm đối với cây 7 năm tuổi trở lên) và khá ổn định. Quả Bưởi có dạng hình quả lê, bên ngoài có lớp lông trắng mịn, sờ tay vào hơi nhám, lớp lông này sẽ rụng dần. Khi chín vỏ quả có màu xanh vàng có phủ lớp lông tơ mỏng bên ngoài vỏ. Vỏ quả khá mỏng, trong quả bì màu trắng hồng, thịt quả màu vàng đỏ, dễ tách, vị ngọt đến ngọt chua nhẹ, độ Brix từ 10-11, khá nhiều nước, múi thơm, mỗi trái từ 5-30 hạt. Trọng lượng từ 0,9-1,4kg/trái, cá biệt có trái nặng đến 2kg. Bưởi lông cổ cò có thể tồn trữ đến 20 ngày nếu được bảo quản trong điều kiện nhiệt độ phòng. Hiện nay Bưởi lông cổ cò được trồng ở các xã Mỹ Lương, Tân Thanh, Tân Hưng, Hòa Hưng, An Hữu, An Thái Trung, Hòa Khánh, An Thái Đông của huyện Cái Bè với diện tích 1600-1700ha, sản lượng hằng năm từ 30-35 ngàn tấn. Ngoài ra Bưởi lông cổ cò có tính thích nghi rộng, sinh trưởng mạnh, năng suất cao, phẩm chất khá cao nên bưởi lông cổ cò được trồng ở khá nhiều nơi trong tỉnh [16] 1.7 Tình hình về sản lượng bưởi ở Việt Nam Theo Sở Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn, trong những năm gần đây, diện tích trồng Bưởi tăng lên rõ rệt, nhiều loại Bưởi ngon đã được ngành nông nghiệp và nhà vườn tuyển chọn trồng và cho trái ngày càng có chất lượng, có tiếng trên thị trường trong và ngoài nước như bưởi Năm Roi (Bình Minh), Bưởi da xanh (Bến Tre), bưởi Tân Triều (Đồng Nai),…Đặc biệt là Bưởi Năm Roi, đặc sản của tỉnh Vĩnh Long được thị trường các nước châu Âu, Hồng Kông, Đức, Trung Quốc ưa chuộng Theo số liệu thống kê năm 2006, diện tích trồng Bưởi trong cả nước là 25.000ha, trong đó diện tích đang cho trái là 15.000ha, sản lượng 145.000 tấn/năm. Trong đó, so với cả nước thì diện tích Bưởi của tỉnh Vĩnh Long chiếm 26,3% và sản lượng chiếm 41,4%. So với vùng đồng bằng Sông Cửu Long thì diện tích Bưởi Vĩnh Long chiếm tỷ lệ rất cao là 65,75% và sản lượng chiếm 63,2%. Với sản lượng này, trọng lượng bưởi cho bình quân đầu người trên 54kg, trong khi đó bình quân cả nước là 1,1kg và bình quân của Đồng bằng sông Cửu Long là 5,5kg/người. Hiện nay diện tích trồng Bưởi Năm Roi trong cả nước có khoảng 9,2 ngàn ha, phân bố chính ở tỉnh Vĩnh Long (diện tích 4,5 ngàn ha cho sản lượng 31,3 ngàn tấn, chiếm 48,6% về diện tích và 54,3% và về sản lượng Bưởi Năm Roi của cả nước). Trong đó tập trung ở huyện Bình Minh: 3,4 ngàn ha đạt sản lượng gần 30 ngàn tấn, tiếp theo là tỉnh Hậu Giang (1,3 ngàn ha). [14] CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU VỎ BƯỞI 2.1 Giới thiệu về tinh dầu 2.1.1 Khái niệm về tinh dầu Tinh dầu là những hỗn hợp khác nhau của những chất bốc hơi nguồn thực vật (rất ít khi nguồn động vật), các chất này thường có mùi thơm và thành phần hóa học, cấu tạo, tính chất, điểm chảy, điểm sôi, độ tan trong nước hay trong các dung môi rất khác nhau, phần lớn không tan, chính xác là ít hay rất ít tan trong nước. Các hợp phần của tinh dầu hòa tan lẫn nhau. Nếu một lượng tinh dầu nào đó là một khối đồng nhất (một pha) bắt đầu sôi ở một nhiệt độ phụ thuộc thành phần và tỷ lệ các hợp.[9] 2.1.2 Nguồn gốc và sự phát triển của tinh dầu 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, thời kỳ trung cổ khoảng thế kỷ thứ 15 tinh dầu ngày càng phổ biến, từ thế kỷ thứ 15 đến thế kỷ thứ 17 tinh dầu đã được sử dụng để lam thơm cho toc và da mặt, dùng để chữa bệnh và dùng trong đời sống hàng ngày của con người. 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 kỷ thuật, nghành công nghiệp sản xuất tinh dầu đã dần phát triển, tinh dầu đã trở thành một sản phẩm 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.[8] 2.2 Tính chất vật lý và các thành phần hoá học trong tinh dầu 2.2.1 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 sầu 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.[10] 2.2.3 Các thành phần hóa học trong tinh dầu 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. Hầu hết các loại tinh dầu đều trong, ngoại trừ vài loại tinh dầu như dầu cây hoắc hương, dầu cam, "lemongrass" thì đều có màu vàng hoặc hổ phách. 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 là chất khử trùng và thuốc bổ trong tự nhiên. Chúng được lọc không khí tốt mà có khoảng 10 nguyên tử cacbon trong đó. Mặc dù Monoterpenes có mặt trong hầu hết các tinh dầu khác, một tỷ lệ lớn trong số họ được tìm thấy trong các loại dầu Citrus. Họ là không màu, rất dễ bay hơi và xấu đi nhanh chóng. Do đó, họ cần phải được xử lý với việc chăm sóc và giữ ở nhiệt độ mát mẻ. Limonene hàng tại Lemon dầu, pinen hàng tại Pine và camphene hàng tại Long não là những ví dụ của các loại tinh dầu. Sesquiterpene: Mặc dù không phải là dễ bay hơi như Monoterpenes, sesquiterpene có hiệu quả và có khoảng 15 nguyên tử cacbon trong đó. Họ có một tác dụng làm dịu, là chống viêm và chống nhiễm trùng. Zingiberene trong dầu gừng, cedrene tại Cedarwood và caryophellene trong dầu đinh hương là một trong những sesquiterpene tìm thấy trong các loại tinh dầu. Phenol: Các chất khử trùng hầu hết hóa chất có trong thực vật, kích thích cơ thể phenol chức năng với liều lượng nhỏ. Tuy nhiên, liều lớn có thể là một chất độc cho hệ thần kinh và có thể gây kích ứng da cũng như các tiện nghi tiêu hóa cho những người nhạy cảm. Thymol hàng tại Thyme dầu và eugenol hàng tại Đinh hương là những ví dụ của phenol. Rượu: Rất nhiều rượu cũng có mặt trong các loại tinh dầu. Cao chất sát trùng, kháng khuẩn, chống nấm rượu và thuốc kháng sinh, thuốc bổ rất tốt cho hệ thần kinh và kích thích phản ứng miễn dịch trong cơ thể. Lavendulol trong Lavender, nerol trong Neroli và geraniol hàng tại Geranium dầu là những ví dụ của rượu trong các loại dầu. Xeton: Thuốc chống đông máu, Xeton có thể thư giãn, nghiêm trang và chữa lành các mô sẹo, hệ thống miễn dịch hoặc hệ thống hô hấp trong cơ thể. Tuy nhiên, Xeton có thể có hại cho hệ thần kinh và có thể dẫn đến sẩy thai, co giật và bệnh động kinh. Ete / Este: Ête và este có tính chất tương tự nhưng ete là mạnh mẽ hơn của cả hai. Chống co thắt, kháng khuẩn và chống viêm, ete là nhẹ nhàng trên da và giúp đỡ trong việc tái cân bằng của hệ thần kinh có hiệu quả. Cinnamyl acetate trong Quế và myrtinly acetate trong Myrtle. Aldehyt: chống viêm, Aldehyt có tính chất tương tự như Xeton và Cồn. Tuy nhiên, vượt Aldehyt có thể gây ra kích thích lớn cho da và các màng nhầy. Furfurol trong Lavender, Đàn hương, quế và Cypress là aldehyt. Coumarin: Anti-convulsant và chống đông, coumarin và thuốc an thần có tác dụng thư giãn. Khi các hóa chất này có thể được cảm quang, các loại tinh dầu với các thành phần cần được sử dụng cẩn thận và không được tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Bergaptene trong Bergamot, angelicine trong Angelica và Citroptene trong các loại dầu Citrus là những ví dụ của coumarin.[9] 2.3 Các phương pháp ly trích và thu giữ tinh dầu 2.3.1 Phương pháp chưng cất cổ điển Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định. Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn. Hình 2.1 : Hệ thống ly trích tinh dầu bằng phương pháp chưng cất cổ điển [18] Lý thuyết chưng cất: Chưng cất có thể được định nghĩa là: ”Sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng”. Trong trường hợp đơn giản, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng là tổng của hai áp suất hơi riêng phần. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ tương ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần bách phân của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại. Nếu vẽ đường cong áp suất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong áp suất hơi tổng cộng, thì ứng với một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ sôi tương ứng của hỗn hợp và nhận thấy là nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất. Thí dụ, ở áp suất 760 mmHg nước sôi ở 100oC và benzen sôi ở 80oC và chúng là hai chất lỏng không tan vào nhau. Thực hành cho thấy, nếu đun hỗn hợp này dưới áp suất 760 mmHg nó sẽ sôi ở 69oC cho đến khi nào còn hỗn hợp hai pha lỏng với bất kì tỉ lệ nào. Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy, tại 69oC, áp suất hơi của nước là 225 mmHg và benzen là 535 mmHg. Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà từ lâu phương pháp chưng cất hơi nước là phương pháp đầu tiên dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật. Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước: Sự khuếch tán: Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi. Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu. Von Rechenberg đã mô tả quá trình chưng cất hơi nước như sau: “Ở nhiệt độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật. Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi nước cuốn đi. Còn nước đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục bị hòa tan vào lượng nước này. Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết. Như vậy, sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong trường hợp chưng cất sử dụng hơi nước quá nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô. Nhưng nếu lượng nước sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa những cấu phần tan dễ trong nước. Ngoài ra, vì nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần làm cho lớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước có thể đi xuyên ngang lớp này đồng đều và dễ dàng. Vì các cấu phần trong tinh dầu được chưng cất hơi nước theo nguyên tắc nói trên cho nên thông thường những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước. Thí dụ, khi chưng cất hơi nước hạt caraway nghiền nhỏ và không nghiền, đối với hạt không nghiền thì carvon (nhiệt độ sôi cao nhưng tan nhiều trong nước) sẽ ra trước, còn limonen (nhiệt độ sôi thấp, nhưng ít tan trong nước) sẽ ra sau. Nhưng với hạt caraway nghiền nhỏ thì kết quả chưng cất ngược lại. Sự thủy giải: Những cấu phần ester trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho ra acid và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó, để hạn chế hiện tượng này, sự chưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt. Nhiệt độ: Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng hơi nước quá nhiệt (trên 100oC) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng 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 ba ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng thực tế thì chúng có liên quan với nhau và quy về ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ, sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũng tăng theo. Trong công nghiệp, dựa trên thực hành, người ta chia các phương pháp chưng cất hơi nước ra thành ba loại chính: - Chưng cất bằng nước. - Chưng cất bằng nước và hơi nước. - Chưng cất bằng hơi nước. Chưng cất bằng nước: Trong trường hợp này, nước phủ kín nguyên liệu, nhưng phải chừa một khoảng không gian tương đối lớn phía bên trên lớp nước, để tránh khi nước sôi mạnh làm văng chất nạp qua hệ thống hoàn lưu. Nhiệt cung cấp có thể đun trực tiếp bằng củi lửa hoặc bằng hơi nước dẫn từ nồi hơi vào (sử dụng bình có hai lớp đáy). Trong trường hợp chất nạp quá mịn, lắng chặt xuống đáy nồi, lúc đó nồi phải trang bị những cánh khuấy trộn đều bên trong trong suốt thời gian chưng cất. Sự chưng cất này không thích hợp với những tinh dầu dễ bị thủy giải. Những nguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phương pháp này. Những cấu phần có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nước sẽ khó hóa hơi trong khối lượng lớn nước phủ đầy, khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ thiếu những chất này. Thí dụ điển hình là mùi tinh dầu hoa hồng thu được từ phương pháp chưng cất hơi nước kém hơn sản phẩm tẩm trích vì eugenol và ancol phenetil nằm lại trong nước khá nhiều, vì thế người ta chỉ dùng phương pháp này khi không thể sử dụng các phương pháp khác. Ưu điểm: - Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản. - Thiết bị gọn, dễ chế tạo. - Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp thụ. - Thời gian tương đối nhanh. Nhược điểm: - Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp. - Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu phần dễ bị phân hủy. - Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất định hương thiên nhiên rất có giá trị). - Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn. - Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém. Thu hồi tinh dầu từ nước chưng Thường tinh dầu trong nước chưng nằm dưới hai dạng phân tán và hòa tan. Dạng phân tán thì có thể dùng phương pháp lắng hay ly tâm, còn dạng hòa tan thì phải chưng cất lại. Nếu trọng lượng riêng của tinh dầu và nước quá gần nhau thì có thể thêm NaCl để gia tăng tỉ trọng của nước làm tinh dầu tách ra dễ dàng. Trong phòng thí nghiệm, để chưng cất hơi nước tinh dầu, người ta thường dùng bộ dụng cụ thủy tinh Clevenger (hình vẽ phần phụ lục) với hai loại ống hứng tinh dầu, tùy theo tinh dầu nặng hay nhẹ [11] 2.3.2 Phương pháp vi sóng Đại cương: Vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng. Sóng điện từ này được đặc trưng bởi: - 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 c là 300.000 km/giây. - Độ dài sóng l (cm) là đoạn đường đi của vi sóng trong một chu kỳ, liên hệ với tần số theo công thức l = c/f. Hầu hết các lò vi sóng gia dụng đều sử dụng tần số 2450 MHz, ở tần số này l = 12,24 cm. 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 sẽ 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 sẽ 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 dễ 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. Hiện tượng làm nóng vật