khai thác tinh dầu, nhực từ thực vật

Các phương pháp tách tinh dầu cần phải đạt được những yêu cầu cơ bản như sau: * Giữ cho tinh dầu thu được có mùi vị tự nhiên ban đầu, * Qui trình chế biến phải phù hợp, thuận lợi và nhan

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ

MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN: HÓA SINH 2

Đề tài: CÁC BIỆN PHÁP KHAI THÁC TINH DẦU VÀ NHỰA TỪ THỰC VẬT

GVHD: Nguyễn Thị Mai Hương

SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phước MSSV: 12139351

Nguyễn Ngọc Long MSSV: 12146061

 Cấu tạo và phân loại tinh dầu

Thành phần cấu tạo của tinh dầu khá phức tạp, có nhiều cách phân loại khác nhau Căn cứ vào cấu tạo phân tử có thể chia tinh dầu thành 4 nhóm chính:

1 Tinh dầu có thành phần là các hợp chất aliphatic *

Chuỗi nguyên tử carbon của các hợp chất aliphatic có thể là mạch thẳng, mạch nhánh, một số liên kết giữa các nguyên tử carbon có thể không no Các hydrocarbon, ali-phatic thường có nhiều trong hoa quả, góp phần rất nhỏ trong quyết định mùi, vị của chúng

- Những hydrocarbon không no cao như

1,3-trans-5-cis-undecatrien

1,3-trans-5-trans-undecatrien

1,3-trans-5-cis-undecatrien và 1,3-trans-5-trans-undecatrien có vai trò quan trọng

trong tạo mùi thơm của tinh dầu galbanum (Ferula galbaniflua(Boiss.et Buhse)

- Mùi thơm nhẹ của các alcol aliphatic giữ vai trò đáng kể là bộ phận cấu thành trong các cấu trúc thơm Một số alcol không bão hoà rất có giá trị Cis-3-hexen-1-ol có mùi

đặc trưng tươi mát dễ chịu gặp ở Chè (Camelia sinensis) vàmột vài loài dâu tằm (Morus spp.) Các đồng phân của chúng có dạngcis-2-hexen-1-ol thường gặp trong

nhiều loại quả với hương dịu ngọt

Back to Top

- Các aldehyt alphatic là những thành phần quan trọng trong các hương liệu và nước

hoa

- Trong tinh dầu của các loài thuộc chi Cam quýt (Citrus spp.) có chứa nhiều hợp

chất n-octanol, n-nonanal, n-decanal và n-undecanal

- Các ceton aliphatic 3-hydroxy-2-butanon và diacetyl (2,3-butanedion) thường gặp

trong tự nhiên là những hợp chất tạo nên hương vị thơm của một số thực phẩm

Các ester aliphatic là những chất thơm thường được sử dụng trong công nghiệp thực

phẩm (Một số hợp chất aliphatic thơm)

2 Tinh dầu có thành phần là các terpen và những dẫn chất của chúng

Nhiều tinh dầu có thành phần là terpen (C5H8)n và dẫn chất terpen Người ta thường

chia thành các nhóm nhỏ monoterpen (C5H8)2 = C10H16, secquiterpen (C5H8)3 =

C15H24, diterpen (C5H8)4 = C20H32

Các

monoter-pen (ascaridol, borneol, camphor, carvon, 1,8cineol, citral, citronellal, elsholtziaceton,

geraniol, limonen, linalool, menthofuran,menthol

ascaridol (tinh dầu giun -Chenopodium

ambro-sioidesL.)

neol (t

bor-inh dầu từ

lá Đại

bi

mea bal- samifera DC.)

phor (Lon

cam-g não -

namo mum

Cin-camphora (L.) J.S.Presl camphor type; tinh dầu từ

lá Đại bi - Blumea balsamifera DC.)

carvon (tinh dầu tiểu hồi -Foeniculum gare)

vul-cine

1,8-ol (Lon

g não -

Cin na- mo mu

m camphora (L.) J.S.Presl cineol type; tinh dầu từ

lá Tràm (Melaleuca cajuputiPwell)

cit ral

(tin

h dầu

citronel-dầu Sả - Cym-bopogon

elsholtziaceton (tinh dầu tía tô -

Perilla frutes- cens (L.)

Britton)

Back to Top gera-

niol

monen (V

li-ỏ Ca

m

chanh - Citrus sinensis (L.) Osbeck; vỏ Chanh -Citrus aurantifolia (Christm.& Pan-

zer) Swingle)

nalo

li-ol (Long não -

Cin namomum camphora (L.) J.S.Presl linalool type;

Thiên niên kiện -Homalomena aromatica Schott)

mentho-fu-ran

thol (Bạc

menhà

Men tha ar- vensisL., M piperita L.)

Myrcen

nerol

ocimen Back to Top

len

peri-α phel-lan-dren

-inen (tinh dầu thôn

αp-gPin

us sp.)

β-pinen (tinh dầu thông -Pinus sp.)

gon(tinh dầu

pule- peta- ca- taria;

Mentha piperitaL.)

pulegon

isoα ter-pin

-en,

α ter-pineol (tinh dầu lá Tràm

-lá

hẹpM elaleuca alternifolia Cheel.)

Back to Top Các secquiterpen

zingiberen,

caryophylen, β-caryophylen (tinh dầu lá lốt - Piper lolot )

nerolidol (Hoa bưởi - Citrus maxima (Burm.) Merr.; Long não - Cinnamomum phora (L.) J.S.Presl secquiterpen type), farnesol

cam-Thuộc nhóm này còn có các hợp chất Azulen như guajazulen, vetivazulen, camazulen Các hợp chất sesquiterpenlacton không phải là tinh dầu nhưng là tiền chất của azulen nên có thể được xếp vào nhóm này Ví dụ: sausurea lacton, santonin, artemisinin

Illicium verum Hook.f.), (Hồi nước -

Limnophila rugosa (Roth.) Merr

carvacrol (tinh dầu Húng chanh -

Coleus aromaticus Lour.; Nhân trần

-Adenosma caeruleum R Br)

p.cymen

eugenol tinh dầu Hương nhu -Ocimum

gratis-simum L.; É lớn tròng - Hyptis suaveolens (L.)

Poit

heliot-ropi

n

methyleugenol

Methyl chavicol

tinh dầu húng quế (Ocimum cum L var basilicum, Thổ hoắc hương

basili Agastache rugosa (Fisch, et Mey)

Zuntze

methyl salicilat

safrol

(tinh dầu Vù hương - Cinnamomum parthenoxylon Meissn., Hồi núi - Il-

licium )

thymol (tinh dầu cây Men rượu - Mosla

chinen-sis (Maxim) Kudo

Các phương pháp tách tinh dầu cần phải đạt được những yêu cầu cơ bản như sau:

* Giữ cho tinh dầu thu được có mùi vị tự nhiên ban đầu,

* Qui trình chế biến phải phù hợp, thuận lợi và nhanh chóng,

* Phải tách được triệt để tinh dầu trong nguyên liệu, tổn thất tinh dầu trong quá trình chế biến và hàm lượng tinh dầu trong nguyên liệu sau khi chế biến (bã) càng thấp càng tốt,

* Chi phí đầu tư vào sản xuất là ít nhất

Dựa vào các yêu cầu đã nêu trên, người ta thường dùng những phương pháp khai thác tinh dầu sau:

* Phương pháp hóa lý: chưng cất và trích ly ( trích ly có thể dùng dung môi bay hơi hoặc dung môi không bay hơi)

* Phương pháp cơ học: dùng các quá trình cơ học để khai thác tinh dầu như ép, bào nạo

* Phương pháp kết hợp: khai thác tinh dầu bằng cách kết hợp giữa quá trình hóa lý và quá trình cơ học, hoặc sinh hóa (lên men) và cơ học, hoặc sinh hóa và hóa lý Ví dụ, trong quả vani, tinh dầu ở dạng liên kết glucozit nên dùng enzym để thủy phân, phá hủy liên kết này rồi sau đó dùng phương pháp chưng cất (hóa lý) để lấy tinh dầu

Việc lựa chọn các phương pháp tách,chiếc phù hợp với từng loại tinh dầu, nhựa

thơm,giá trị thương mại, khả năng tách, độ bền nhiệt và dạng nguyên liệu ban đầu Nói tóm lại các phương pháp được dùng để tách cần phải thỏa mảng các yêu cầu sau:

 Giử cho sản phẩm có mùi vị tự nhiên ban đầu

 Cách tách chiếc phải đơn giản, thích hợp, thuận tiện và nhanh chóng

 Tách, chiếc phải tương đói triệt để, khai thác được hầu hết các tinh dầu có trong nghuyên liệu với chi phí thấp nhất có thể

Vì vậy khi khai thác các hợp chất thơm từ thực vật người ta thường dùng các phương pháp sau:

 Phương pháp cơ học

 Phương pháp chưng cấy lôi cuốn hơi nước

 Phương pháp trích ly băng dung môi dễ bay hơi

 Phương pháp trích ly băng dung môi không bay hơi và các chất hấp thụ rắn

 Các phương pháp khai thác như trích ly bằng CO2, lỏng và tách bằng kỉ thuật vi sóng, lên men…

II CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

1 Nguyên tắc:

Đây là phương pháp tương đối dơn gian trong việc dùng để tách tinh dầu ở dạng tự do bằng các tác dụng lực cơ học truyền lên nguyên liệu (thường là dùng phương pháp ép) Phương pháp này thường dùng phổ biến nhất đối với các loại vỏ như vỏ cam, bưởi, chanh…vì những loại nguyên liệu này tinh dầu thường được phân bố chủ yếu ở lớp tế bào mỏng ở biểu Khi có lực tác dụng lên các tế bào có chứa tinh dầu bị vở ra giải phóng tinh dầu Sau khi ép trong phần bả bao giờ cũng còn lại khoảng 30% đến 40% tinh dầu, người ta tiếp tục sử dung phương pháp chung cất lôi cuốn hơi nước hoặc trích ly để tách hết phần tinh dầu còn lại

Ép Huyền phù (tinh dầu,

nước quả, mảnh tế bào)

3 Nhận xét

Phương pháp trên có nhiều ưu điểm và nhược điểm như:

 Ưu điểm: Tinh dầu giữ nguyên được mùi vị tự nhiên ban đầu, các thành phần trong tinh dầu ít bi biên đổi

 Nhược điểm: Phương pháp này làm cho sản phẩm bị lẩn nhiều tạp chất, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hòa tan từ vật liệu đem ép

Đun Lắng

Lọc ly tâm

III PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN NƯỚC

Phương pháp này có ưu điểm về mặt năng lượng do nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của nước (1000C) và nhiệt độ sôi của tinh dầu (>1000C) ở áp suất khi quyển

2 Chưng cất lôi cuốn bằng hơi nước trực tiếp

Nguyên liệu và nước được đưa vào cùng một thiết bị, nguyên liệu và nước tiếp xúc trực tiếp với nhau, sau đó đun sôi, hơi nước bay ra sẽ lôi cuốn theo hơi tinh dầu, sau

đó làm lạnh và ngưng tụ hỗn hợp hơi, ta sẽ thu được tinh dầu sau khi phân ly tách nước ra khỏi hỗn hợp chứa tinh dầu và nước

Phương pháp này cũng có những ưu nhược điểm như sau:

 Về ưu điểm: Thiết bị sử dụng cho phương pháp nay khá đơn giản, rẽ tiền, phù hợp với các khu sản suất nhỏ lẽ ở địa phương, nhất là ở nhưng nơi mới bắt đàu vào công việc khai thác tinh dầu, khi chưa có đủ điều kiện đầu tư vào sản xuất

 Về nhược điểm:

- Chất lượng sản phẩm tinh dầu không cao

- Khi thiết nước nguyên liệu sẽ dễ bị cháy khét,bị dính vào thành thiết bị

- Khó điều chỉnh các thông số kỉ thuật như nhiệt độ, áp suất

- Thời gian chưng cất kéo dài, tiêu tốn nhiều năng lương

3 Chưng cất cách thủy

Đối với phương pháp chưng cất cách thủy, nguyên liệu và nước được cho vào cùng một thiết bị nhưng nguyên liệu không tiếp xúc trực tiếp với nước, mà được ngăn nhau bằng một lớp vỉ (nguyên liệu nằm phía trên vỉ, nước nằm phía dưới vỉ tiêp xúc với đấy của thiết bị) Khi được đun nóng hơi nước từ phía dưới đi qua lớp vỉ, sau đó đi vào lớp nguyên liệu và kép theo hơi tinh dầu đi ra thiết bị làm lạnh ngưng tụ

Phương pháp này có những ưu nhược điểm như sau:

 Ưu điểm: Nguyên liệu bớt cháy khét do không tiếp súc trực tiếp với đấy nồi đốt

 Nhược điểm: Phẩm chất của tinh dầu về việc điều khiển các thông số kỹ thuật chưa được cải thiện đáng kể, phương pháp này đòi hỏi nhiều công lao động

4 Chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp

Phương pháp chưng cất gián tiếp sử dụng nồi bốc hơi riêng hoặc sử dụng chung hệ thống hơi nước từ một lò hơi chung cho các thiết bị khác Do bộ phận chưng cất không bị gia nhiệt trực tiếp nên phương pháp này khắc phục được tình trạng cháy khét của nguyên liệu, màu sắt và chất lượng của nguyên liệu thu được tốt hơn

Do hơi nước cấp từ benh ngoài vào nên dễ dàng khống chế và điều chỉnh các yếu tố như lưu lượng, áp suất cho phù hợp với từng loại nguyên liệu, giúp nâng cao hiệu suất cũng như chất lương tinh dầu thu được Sao đó đem tinh dầu thu được đem ra chưng cất phân đoạn ở áp suất thấp để nâng cao hàm lượng các cấu tử cần thiết

5 Ưu nhược điểm của phương pháp chưng cất lôi cuốn bằng hơi nước

 Ưu điểm:

- Quy trình tiến hành đơn giản hơn so với các thiết bi tách chiết tinh dầu khác

- Thiết bị gọn nhẹ, dễ chhes tạo

- Có thể nâng cao hàm lượng hoạt tách chiết từng cấu tử trong hỗn hợp hơi

- Khonng sử dụng nhiều vật liệu phụ như phương pháp trích ly hoăc hấp thụ

- Thời gian chưng cất tương đối nhanh Với các thiết bị chưng gián đoạn chỉ cần 5-10h/lần, với các thiết bị chỉ cần 30’-1h/1 đơn vị nguyên liệu

- Có thể tiến hành sử dụng đối với các cấu tử có nhiệt độ sôi trên 1000C

- Lượng dầu hòa tan trong nước la khá lơn, nên việc tách riêng ra là rất khó

- Trong việc ngưng tụ cần phải tiêu tốn một lương nước khá lớn

IV PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI DỄ BAY HƠI

1 Nguyên tắc

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc sử dụng dung môi thích hợp để hòa tan những cấu tử mang hương thơm trong nguyên liệu đã được xử lý thành dạng thích hợp ở nhiệt độ phòng Dung môi chiết sẽ ngấm qua thành tế bào của nguyên liệu, các hợp chất trong tế bào sẽ hòa tan vào dung môi, sau đó sẽ xuất hiện quá trình thẩm thấu giữa dịch chiết bên trong với dung môi bên ngoài do chênh lệch nồng độ Sau khi trích

ly, phải thực hiện quá trình tách dung môi ở áp suất thấp để hấp thu tinh dầu

2 Yêu cầu dung môi

Chất lượng của tinh dầu, hiệu quả của trích ly, các điều kiện kỹ thuật của phương pháp phụ thuộc chủ yếu vào dung môi trích, dung môi sử dụng phải đáp ứng các nhu cầu:

 Có nhiệt độ sôi thấp, nhưng không quá thấp để hạn chế tổn thất dung môi và thuận lợi trong việc ngưng tụ hơi dung môi

 Không tương tác hóa với tinh dầu

 Có khả năng thu hồi tái sử dụng

 Độ nhớt thấp để không làm giảm tốc độ khuếch tán

 Có khả năng hòa tan tinh dầu lớn, nhưng ít hòa tan hợp chất không được hòa tan nước để tránh làm loãng dung môi và hạn chế khả năng hòa tan tinh dầu của dung môi

 Dung môi phải tinh khiết, không được ăn mòn thiết bị, không gây mùi đối với tinh dầu và ít độc hại với người

 Khi bay hơi dung môi không để lại cặn vì cặn còn lại từ dung môi có thể ảnh hưởng xấu hoặc phá hủy mùi thơm của tinh dầu

 Dung môi phải rẻ tiền và dễ kiếm

a Quy trình

b Nhận xét

XỬ LÝ SƠ BỘ

TRÍCH LÝ DUNG MÔI

TÁCH BÃ

LÀM KHAN LỌC BÃ NA 2 SO 4

LOẠI BỎ DUNG MÔI

XỬ

L Ý

THU HỒI

SẢN PHẨM THÔ

NGÂM LÀM LẠNH GẠN LỌC

CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN P

TINH DẦU TINH DẦU

NHỰA VÀ CÁC CHẤT RẮN 10-15°C

CỒN CAO ĐỘ

NA 2 SO 4 KHAN

KÉO DÀI VÀI NGÀY(LẶP LẠI VÀI LẦN)

TINH DẦU, NHỰA, SÁP CHẤT

BÉO NGUYÊN LIỆU

Hiện nay vẫn chưa có dung môi nào đáp ứng những yêu cầu trên Tùy vài trường hợp

cụ thể mà người ta sẽ chọn dung môi thích hợp dung môi thường dung để tách tinh dầu hiện nay là eter dầu hỏa, hexan, benzene, diethyle ete, clorofom, rượu ethylic,…

 Trong chiết bằng dung môi thì tỷ lệ hay dung là 1:8 đến 1:12

 Chiết động: bỏ vào khuấy mạnh, thời gian chiết ngắn lại nhưng có nhược điểm

là có O2 vào dung dịch nên có Oxy hóa các hợp chất dễ bị oxy hóa

 Chiết tĩnh (ngâm): khuấy nhẹ rồi để yên ngâm, thời gian kéo dài nhưng hạn chế

Ngâm nguyên liệu trong dầu thực chất là phương pháp trung gian giữa hấp thụ và trích

ly

Phương pháp ngâm chủ yếu sử dụng đối với những loại nguyên liệu dễ hỏng như hoa

b Yêu cầu dung môi

Kết quả quá trình tách tinh dầu phụ thuộc nhiều vào chất lượng dầu béo do vậy dầu béo phải đáp ứng những yêu cầu sau:

 Không mùi

 Độ nhớt tương đối thấp để tăng cường sự tiếp xúc với nguyên liệu

 Không tương tác với nguyên liệu

 Dễ tách lấy tinh dầu từ hoa

Dung môi phải dùng ở đây là chất béo động vật hay thực vật như: mỡ bò, mỡ cừu, mỡ lợn vaselin, paraffin, dầu ooliu, dầu hạnh nhân… thực nghiệm chứng minh một phần

mỡ bò và hai phần mỡ lợn đã tinh chế là thích hợp nhất cho quá trình này

C/c ÁP SUẤT THÂP

SẢN PHẨM

PHÒNG CHỨA HOA( MÂM)

PHÒNG HẤP PHỤ MÂM CHỨA CHẤT HẤP

PHỤ RẮN C HT

TÁI SỬ DỤNG

LẤY CHẤT HẤP PHỤ BẢO HÒA TINH DẦU

TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI

CHẤT HẤP PHỤ

HOẠT HÓA

ĐUỔI DUNG MÔI, t°

TINH DẦU DUNG MÔI

Phương pháp dung chất hập phụ rắn có quá trình tương đối đơn giản, dễ khiều khiển

cơ giới hóa các khâu sản xuất Ngoài ra phương pháp này còn hiệu xuất thu được tinh dầu lớn và tinh dầu thu được có độ tinh khiết cao

VII PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ BẰNG CHẤT BÉO

a Nguyên tắc

Chất béo ngoài khả năng hòa tan tinh dầu còn có khả năng hấp phụ các chất thơm dựa vào tính chất này người ta sử dụng chất béo trong tách tinh dầu Khác với phương pháp ngâm phương pháp hấp phụ dựa trên hiện tượng hấp phụ ở hai pha hơi- rắn

b Quy trình

CHỌN LỰA NGUYÊN LIỆU

HẤP THỤ

THAY HOA MỚI

CHẤT BÉO BÃO HÒA TINH DẦU

TÁCH CHẤT BÉO

GẠN, LỌC

TÁCH DUNG MÔI

SẢN PHẨM