Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất thu hồi dầu sả trong quá trình chưng cất hơi nước ứng dụng công nghệ vi sóng

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu này nhằm nghiên cứu, cải tiến kết cấu buồng phát vi sóng có dung tích chứa và bộ nguồn phát lớn hơn để làm vỡ các tế bào thực vật chứa các hợp chất dầu thực vật từ bên trong (tế vi), nhằm thu được dầu sả với hiệu suất cao nhất. Thay đổi cường độ phát vi sóng đến khả năng công phá các mô chứa tinh dầu thực vật, để khảo sát ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất thu hồi dầu sả theo thời gian.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN NGỌC SANG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT THU HỒI DẦU SẢ TRONG QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT HƠI NƯỚC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SÓNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HUẾ - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN NGỌC SANG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT THU HỒI DẦU SẢ TRONG QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT HƠI NƯỚC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SÓNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Các số liệu sử dụng phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác

Huế, ngày 13 tháng 9 năm 2018

Học viên

Trần Ngọc Sang

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí với đề tài “Nghiên cứu

một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất thu hồi dầu sả trong quá trình chưng cất hơi nước ứng dụng công nghệ vi sóng” là kết quả của quá trình nỗ lực, cố

gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy giáo, bạn bè và đồng nghiệp trong suốt quá trình thực đề tài Qua trang viết này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu khoa học vừa qua

Tôi xin tỏ lòng thành kính và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo, NGƯT.TS.Đinh Vương Hùng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo nhà trường, các thầy giáo, cô giáo Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí - Công nghệ cùng toàn thể học viên lớp Cao học KTCK- K22 trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác và gia đình đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn

Huế, ngày 13 tháng 9 năm 2018

Học viên

Trần Ngọc Sang

TÓM TẮT

Sử dụng hệ thống chưng cất hơi nước, ứng dụng công nghệ vi sóng để gia nhiệt

và công phá các mô tế bào trong chưng cất dầu thực vật có thể tạo ra hiệu suất thu dầu rất cao, là một hướng nghiên cứu mới thay cho các phương pháp gia nhiệt (trực tiếp hoặc gián tiếp) truyền thống hiện nay Trong quá trình chưng cất dầu sả, vấn đề tăng năng suất, hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh dầu được mọi cơ sở sản xuất quan tâm

cả về công nghệ và thiết bị

Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu, cải tiến kết cấu buồng phát vi sóng có dung tích chứa và bộ nguồn phát lớn hơn để làm vỡ các tế bào thực vật chứa các hợp chất dầu thực vật từ bên trong (tế vi), nhằm thu được dầu sả với hiệu suất cao nhất

- Thay đổi cường độ phát vi sóng đến khả năng công phá các mô chứa tinh dầu thực vật, để khảo sát ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất thu hồi dầu sả theo thời gian

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu tài liệu, kết quả nghiên cứu đã công bố trên các ấn phẩm, số liệu thống kê Tài liệu từ các nguồn: tạp chí và báo cáo khoa học trong ngành và ngoài ngành; sách giáo khoa và những tác phẩm khoa học, tài liệu lưu trữ, số liệu thống kê và mạng Internet

- Phương pháp tính toán, thiết kế: Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống chưng cất dầu sả công suất lớn

- Phương pháp thực nghiệm:

Thực hiện phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng chính đến các chế độ công nghệ nhằm tăng năng suất, hiệu suất thu hồi và chất lượng dầu sả, giảm thời gian chưng cất, chi phí năng lượng Từ đó phân tích các kết quả từ quá trình thực nghiệm

Kết quả nghiên cứu

- Tạo ra được 01 mô hình hệ thống hệ thống chưng cất dầu sả bằng hơi nước, ứng dụng công nghệ vi sóng có dung tích chứa khoảng 4-6 kg thân lá; có khả năng làm việc ổn định Hệ thống thiết bị này có khả năng điều chỉnh đa chế độ để thực nghiệm khảo sát và xác định các chế độ làm việc khác nhau

- Xác định được các yếu tố và thông số (về kết cấu, cấu tạo của buồng bay hơi, về công suất phát vi ba, về thời gian chưng cất, về năng suất dầu/khối lượng thân lá, về hiệu suất thu hồi dầu sả ) ảnh hưởng mạnh và các chỉ tiêu có lợi hơn trong chưng cất dầu thực vật (năng suất cao hơn, hiệu suất thu hồi dầu sả triệt để hơn ); làm cơ sở cho việc thiết kế ứng dụng các hệ thống có công suất lớn áp dụng trong sản xuất

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x

DANH MỤC ĐỒ THỊ xii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3

3.1 Ý nghĩa khoa học 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 4

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1.1 Lịch sử về tinh dầu 4

1.1.2 Cây sả và tinh dầu sả 5

1.1.3 Các phương pháp chưng cất tinh dầu 10

1.1.4 Lò vi sóng và các ứng dụng của lò vi sóng 19

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 25

1.2.1 Một số đề tài trên thế giới 27

1.2.2 Các đề tài trong nước 27

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 28

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 28

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 28

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 29

2.3.2 Phương pháp tính toán, thiết kế 29

2.3.3 Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 HỆ THỐNG CHƯNG CẤT TINH DẦU SẢ TRUYỀN THỐNG 32

3.1.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chưng cất tinh dầu truyền thống 32

3.1.2 Nguyên lý làm việc 33

3.1.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống chưng cất tinh dầu truyền thống 33

3.1.4 Kiểm tra hàm lượng (nồng độ) tinh dầu sả 34

3.2 HỆ THỐNG CHƯNG CẤT TINH DẦU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SÓNG 35

3.2.1 Cấu tạo hệ thống 36

3.2.2 Nguyên lý làm việc 36

3.3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 37

3.3.1 Tính toán thông số thiết bị ngưng tụ 37

3.3.2 Khung thiết bị chứa lò vi sóng 41

3.3.3 Đầu phát vi sóng 43

3.3.4 Quạt hút hơi 44

3.3.5 Hệ thống đường ống dẫn hơi 44

3.3.6 Bơm nước làm mát tuần hoàn 45

3.3.7 Thiết bị ngưng tụ 47

3.3.8 Điều khiển hệ thống 49

3.4 KHẢO NGHIỆM KHẢ NĂNG LÀM VIỆC, ĐÁNH GIÁ CÁC THÔNG SỐ 50

3.4.1 Chuẩn bị thí nghiệm 50

3.4.2 Xác định khối lượng thực nghiệm 52

3.4.3 Chuẩn bị nguyên liệu 53

3.4.4 Quy trình làm thực nghiệm 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

KẾT LUẬN 70

KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 74

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Vn2 Thể tích nước còn lại sau thời gian t (Vn2) mL

Vnbh Thể tích nước đã bay hơi sau thời gian t (Vbh) mL

λn Hệ số dẫn nhiệt (hệ số tỉ lệ, độ dẫn nhiệt) (λn) W/m.ºC

F Hệ số thực nghiệm có tính đến nhiệt độ từ các nguồn khác

Ký hiệu Tên gọi Đơn vị

Yh1 Thể tích hương liệu đo ở thí nghiệm thứ nhất mL

Yh1 Thể tích hương liệu đo ở thí nghiệm thứ nhất mL

Yh1 Thể tích hương liệu đo ở thí nghiệm thứ nhất mL

TBTĐN Thiết bị trao đổi nhiệt

CĐTB/4ĐP-N Chế độ trung bình, 2 đầu phát có gia ẩm

CĐC/4ĐP-N Chế độ cao, 2 đầu phát có gia ẩm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Danh mục dụng cụ đo 50Bảng 3.2 Danh mục dụng cụ chế biến, chứa nguyên liệu 52

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cây sả non và bẹ sả sau khi thu hoạch 5

Hình 1.2 Tinh dầu sả sau khi được chưng cất 5

Hình 1.3 Thiết bị chưng cất tinh dầu bằng cuốn hơi nước 15

Hình 1.4 Thiết bị chưng cất tinh dầu dưới sự hỗ trợ của công nghệ vi sóng 17

Hình 1.5 Phân vùng sóng 22

Hình 1.6 Các bộ phận của lò vi sóng 23

Hình 1.7 Ngăn nấu của lò vi sóng 24

Hình 3.1 Hệ thống chưng cất tinh dầu bằng phương pháp cuốn hơi nước 32

Hình 3.2 Lò chưng cất tinh dầu sả kiểu hơi nước truyền thống - đun củi 33

Hình 3.3 Màu dầu sả tự nhiên sau chưng cất 35

Hình 3.4 Hệ thống chưng cất tinh dầu bằng vi sóng 36

Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện tính dẫn nhiệt của vật liệu 38

Hình 3.6 Phương và chiều của grad T 38

Hình 3.7 Hình ảnh mô tả quá trình tính toán điện trường 39

Hình 3.8 Ống dẫn hơi bằng vật liệu đồng 40

Hình 3.9 Hình vật liệu thép chế tạo khung lò vi sóng 42

Hình 3.10 Hình vật liệu tole chế tạo khung lò vi sóng 42

Hình 3.11 Hình ảnh gia công và lắp ráp khung lò vi sóng 43

Hình 3.12 Hình ảnh đầu phát vi sóng 44

Hình 3.13 Bộ điều khiển hiệu điện thế quạt hút hơi 44

Hình 3.14 Cấu tạo của ống thoát hơi 45

Hình 3.15 Bọc bảo ôn cách nhiệt ống thoát hơi 45

Hình 3.16 Bơm nước làm mát tuần hoàn 47

Hình 3.17 Cấu tạo của thiết bị ngưng tụ 47

Hình 3.18 Hình vẽ thiết bị lò vi sóng bằng công nghệ 3D 48

Hình 3.19 Hệ thống lò vi sóng 48

Hình 3.20 Mạch điện cấp cho hệ thống chưng cất bằng vi sóng 49

Hình 3.21 Nguyên lý của hệ thống chưng cất tinh dầu bằng vi sóng 49

Hình 3.22 Chai chứa dầu sả và ống nghiệm 51

Hình 3.23 Lọ chứa dầu sả và ống nghiệm 51

Hình 3.24 Súng đo nhiệt độ bằng tia laser 51

Hình 3.25 Cân đo khối lượng sả/mẻ thí nghiệm 51

Hình 3.26 Ampe kìm 51

Hình 3.27 Vôn kế 51

Hình 3.28 Cấp sả nguyên liệu vào lò 52

Hình 3.29 Cây sả sau thu hoạch 53

Hình 3.30 Lá sả khô, non bị loại bỏ 53

Hình 3.31 Sả sau khi loại bỏ lá khô và non 53

Hình 3.32 Sả được cắt thành từng bó và cân 53

Hình 3.33 Sản phẩm chưng cất ở CĐTB/2 ĐP 64

Hình 3.34 Sản phẩm chưng cất ở CĐC/2 ĐP 64

Hình 3.35 Sản phẩm chưng cất ở CĐTB/4 ĐP 64

Hình 3.36 Sản phẩm chưng cất ở CĐC/4 ĐP 64

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Đồ thị công suất tiêu thụ điện năng ở chế độ trung bình, 02 đầu phát sóng55

Đồ thị 3.2 Đồ thị công suất tiêu thụ điện năng ở chế độ cao, 02 đầu phát sóng 55

Đồ thị 3.3 Đồ thị công suất tiêu thụ điện năng ở chế độ trung bình, 04 đầu phát sóng56 Đồ thị 3.4 Đồ thị công suất tiêu thụ điện năng ở chế độ cao, 04 đầu phát sóng 57

Đồ thị 3.5 Đồ thị tỉ lệ dầu sả chiết xuất theo thời gian TN1-CĐTB/2 ĐP 58

Đồ thị 3.6 Đồ thị tỉ lệ dầu sả chiết xuất theo thời gian TN2-CĐC/2 ĐP 59

Đồ thị 3.7 Đồ thị tỉ lệ dầu sả chiết xuất theo thời gian TN3-CĐTB/4 ĐP 60

Đồ thị 3.8 Đồ thị tỉ lệ dầu sả chiết xuất theo thời gian TN4-CĐC/4 ĐP 61

Đồ thị 3.9 Đồ thị tỉ lệ dầu sả chiết xuất theo thời gian TN5-CĐC/4 ĐP-N 63

Đồ thị 3.10 Đồ thị so sánh tỉ lệ dầu sả chiết xuất theo thời gian 66

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ so sánh theo thời gian chưng cất giữa các phương pháp 67

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Tinh dầu thực vật là sản phẩm được chiết xuất từ các bộ phận của cây: thân, hoa, lá, vỏ, rễ bằng nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm mang tính đặc thù riêng và đem lại hiệu suất cũng khác nhau Việt Nam

và thế giới lúc này chỉ có công nghệ thu cất tinh dầu bằng phương pháp cuốn hơi nước, tức là cho lá vào nồi, đun lên, nước bay hơi thì tinh dầu sẽ bay theo, sau đó làm lạnh

để đưa tinh dầu và nước vào bình, tinh dầu nổi lên trên sẽ được chiết tách ra Chưng cất tinh dầu bằng phương pháp cuốn hơi nước được sử dụng khá phổ biến hiện nay có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có thể sản xuất với số lượng lớn nguyên liệu một mẻ, không tiêu tốn nhiên liệu, thời gian chưng cất nhanh, tuy nhiên vẫn tồn tại một số nhược điểm như có hiệu suất đối với tinh dầu có nhiệt độ sôi cao, hàm lượng tinh dầu lẫn trong nước vẫn còn và không ly trích được ; Các phương pháp trên vẫn còn một

số nhược điểm, hiện tại chưa được khắc phục như xả khí COx ra ngoài môi trường gây hiệu ứng nhà kính, chưa chiết xuất hết được lượng tinh dầu trong bộ phận của thực vật

và sử dụng nhiều và thất thoát năng lượng

Công nghệ vi sóng (vi ba) là một trong những kỹ thuật mới nhất hiện nay được biết đến với nhiều ưu điểm vượt trội như thời gian gia nhiệt cực nhanh, hiệu suất cao, tiêu thụ ít năng lượng, không xả khí COx ra ngoài môi trường và hoàn toàn thân thiện với con người Tuy nhiên, công nghệ vi sóng được ứng dụng chủ yếu trong việc nấu chín thực phẩm dùng trong các hộ gia đình và một số lĩnh vực kinh doanh nhà hàng, khách sạn Hiện nay, trên thế giới chưa có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sóng trong chưng cất tinh dầu thực vật trong đó có tinh dầu sả, chưa có tài liệu nào công bố về ứng dụng công nghệ vi sóng trong chưng cất tinh dầu sả bằng phương pháp cuốn hơi nước ngoài các nghiên cứu trong Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của Nguyễn Quốc Hiệp - Học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí K21, Trường Đại học Nông Lâm Huế

Ngày nay, trong các ngành công nghiệp chế biến tinh dầu, các hộ sản xuất đơn

lẻ đang có xu hướng nghiên cứu tìm giải pháp nâng cao hiệu suất chưng cất tinh dầu, giảm chi phí sản xuất nhằm hạ giá thành sản phẩm giúp người sử dụng tiếp cận sản phẩm rộng rãi hơn, tạo cơ hội tiếp cận sản phẩm cho những người có thu nhập thấp, đặc biệt là tinh dầu sả với nhiều công dụng vượt trội: dùng làm gia vị trong chế biến thực phẩm, dùng làm hương vị trong đời sống, sát thương, diệt khuẩn trong y học, thuốc bảo vệ thực vật an toàn với con người, hỗ trợ điều trị các triệu chứng đầy hơi, tiêu chảy, giảm căng thẳng và nhiều công dụng khác nữa, đặc biệt là gốc định hương trong công nghệ sản xuất chế biến nước hoa

Sử dụng hệ thống chưng cất hơi nước, ứng dụng công nghệ vi sóng để gia nhiệt

và công phá các mô tế bào trong chưng cất dầu thực vật có thể tạo ra hiệu hiệu suất thu dầu rất cao, là một hướng nghiên cứu mới thay cho các phương pháp gia nhiệt (trực tiếp hoặc gián tiếp) truyền thống hiện nay Trong quá trình chưng cất tinh dầu sả, vấn

đề tăng hiệu suất thu hồi tinh dầu được mọi cơ sở sản xuất quan tâm cả về công nghệ

và thiết bị

Năm 2016, được sự hướng dẫn của TS Đinh Vương Hùng, Nguyễn Quốc Hiệp- học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí K21, Trường Đại học Nông Lâm Huế

đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sóng trong chưng cất dầu

thực vật bằng phương pháp hơi nước” và đã thu được kết quả khả quan Tuy nhiên

đề tài của Nguyễn Quốc Hiệp mới mới thí nghiệm trên hệ thống chưng cất hơi nước, ứng dụng công nghệ vi sóng trong mô hình chưng cất dầu sả chanh với công suất nhỏ (1,5 kW), chưa khảo sát đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng của cường độ phát vi sóng (bước sóng ngắn trong dãi hồng ngoại) đến khả năng công phá các mô chứa tinh dầu thực vật

theo thời gian và năng suất thu hồi so với phương pháp chưng cất truyền

Vì các lý do trên, chúng tôi tiến hành lựa chọn nghiên cứu đề tài:"Nghiên cứu

một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất thu hồi dầu sả trong quá trình chưng cất hơi nước ứng dụng công nghệ vi sóng"

2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu, cải tiến kết cấu buồng phát vi sóng có dung tích chứa và bộ nguồn phát lớn hơn để làm vỡ các tế bào thực vật chứa các hợp chất dầu thực vật từ bên trong (tế vi), nhằm thu được dầu sả với hiệu suất cao nhất

- Thay đổi cường độ phát vi sóng (bước sóng ngắn, còn gọi nhóm sóng vi ba trong dãi hồng ngoại) đến khả năng công phá các mô chứa tinh dầu thực vật, để khảo sát ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất thu dầu sả theo thời gian

- Thay đổi độ ẩm của đối tượng chưng cất để khảo sát ảnh hưởng đến năng suất

và hiệu suất thu dầu sả theo thời gian

- Xác định được các chế độ làm việc có lợi nhất của chưng cất tinh dầu sả bằng công nghệ vi sóng cả về năng suất, hiệu suất và thời gian

- Xác định được các ưu, nhược điểm về nguyên lý của phương pháp mới

- Tính toán, thiết kế, và thử nghiệm được 01 hệ thống chưng cất hơi nước, ứng dụng công nghệ vi sóng trong chưng cất dầu sả công suất lớn phục vụ sản suất

- Bảo đảm được hệ thống có khả năng làm việc ổn định

- Hệ thống có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Việc nghiên cứu thành công công nghệ vi sóng ứng dụng trong chưng cất dầu

sả sẽ là một bước phát triển mới cho sản xuất tinh dầu nói chung

- Xây dựng được mô hình chưng cất dầu sả sử dụng phương pháp vi sóng với nhiều lợi ích thiết thực như: tiết kiệm năng lượng, hiệu suất cao, không thải khí thải ra môi trường như COx ;

- Đây là phương pháp mới: dùng tia vi sóng (vi ba) trực tiếp công phá mô tế bào chứa tinh dầu và sử dụng hơi nước cuốn tinh dầu mà từ trước đến nay chưa được ứng dụng nhiều

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Từ kết quả nghiên cứu, sẽ mở ra một công nghệ sản xuất dầu sả với quy mô lớn, chiết xuất tinh dầu mới với nhiều lợi ích như bảo đảm chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, hiệu suất thu hồi tinh dầu cao, bảo vệ môi trường

- Đáp ứng được nhu cầu cải tiến công nghệ và thiết bị trong sản xuất tinh dầu sả

ở Thừa Thiên-Huế nói riêng cũng như Việt Nam nói chung hiện nay

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.1 Lịch sử về tinh dầu [10]

Với lịch sử phát triển hàng ngàn năm, tinh dầu được mệnh danh là báu vật của thiên nhiên, là tủ thuốc của tự nhiên được phát triển thành phương pháp trị liệu, chăm sóc sức khỏe, làm đẹp trên toàn thế giới

Tinh dầu thực vật đã được dùng trong những nền văn minh cổ đại vào thời gian cách đây khoảng 6.000 năm hoặc xưa hơn

Người Ai Cập cổ đại dùng phương pháp ngâm chiết để trích ly tinh dầu từ các loại cây cỏ có mùi thơm, và hương trầm có lẽ là một trong những phương cách cổ xưa nhất trong việc sử dụng hương liệu Người Ai Cập rất thông thạo việc ướp xác bằng hương liệu để bảo quản cở thể Họ cũng thường dùng dầu thơm để xoa bóp cơ thể Người Hy Lạp tiếp tục sử dụng tinh dầu thơm và dùng các loại dầu này cho cả hai mục đích điều trị và trang điểm Một y sĩ Hy Lạp (Pedcaius Dioscorides) đã viết một quyển sách về một loại thảo dược, và trong ít nhất 1.200 năm sau đó sách này được dùng làm tham khảo cho Tây y Nhiều phương thuốc ông đưa ra cho đến nay vẫn còn được dùng trong liệu pháp hương

Người La Mã sao chép phần lớn kiến thức y khoa từ người Hy Lạp và đã cải thiện khả năng sử dụng các hương liệu, khi La Mã trở thành kinh đô của thế giới cổ đại Sau khi tắm, họ thường xức dầu và xoa bóp Họ bắt đầu nhập các sản phẩm hương liệu mới từ Đông Ấn và Ả Rập khi đã mở mang các tuyến đường mậu dịch

Kiến thức về các loại dầu hương liệu và nước hoa đã được truyền bá đến vùng Viễn Đông và Ả Rập, và một y sĩ tên Avcenna (980 - 1037 sau Công nguyên) đã lần đầu tiên dùng một quy trình gọi là chưng cất để cất ra tinh dầu hoa hồng

Các thời kì văn minh Trung Hoa cổ đại cũng dùng một số các hương liệu đồng thời với người Ai Cập Thần Nông là quyển sách y học cổ xưa nhất hiện nay vẫn còn tại Trung Quốc, được viết ra khoảng 2.700 năm trước Công nguyên và có ghi chép về hơn 300 loài dược thảo Người Trung Hoa đã dung các loại hương liệu và đốt các loại

gỗ thơm và hương trầm để thực hành tín ngưỡng

Y học cổ truyền Ấn Độ gọi là Ayurveda, liệu pháp đã được thực hành từ hơn 3.000 năm qua, với việc xoa bóp bằng dầu thơm là một trong những công đoạn chính Người Tây Ban Nha có số lượng dược thảo trồng trong các vườn nhà của họ rất nhiều; người da đỏ ở Bắc Mỹ cũng dùng dầu hương liệu và đưa ra những phương thuốc trị bệnh của họ bằng dược thảo

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, Nhật Bản, Anh, Pháp…

1.1.2 Cây sả và tinh dầu sả [11]

1.1.2.1 Cây sả và tên gọi

Hình 1.1 Cây sả non và bẹ sả sau khi thu hoạch

Hình 1.2 Tinh dầu sả sau khi được chưng cất

Tên gọi khác: Hương mao, chạ phiéc (Tày), phắc châu (Thái), mờ b’lạng (K’ho) Tên tiếng Anh: Lemon grass, lemongrass, oil grass, silky heads, citronella grass Tên khoa học: CYMBOPOGON CITRATUS (DC.) Stapf thuộc họ POAECEA Tên đồng nghĩa: Andropogon citratus

1.1.2.2 Phân loại khoa học

Phân lớp (Subclass): Cây hạt kín (Commelinids)

Các loài quan trọng trong chi sả gồm:

1 - Cymbopogon ambiguus: Sả chanh Úc (bản địa của Úc)

2 - Cymbopogon citratus: Sả ta hay sả chanh Tàu (bản địa Trung Quốc)

3 - Cymbopogon citriodora: Sả chanh Tây Ấn Độ (bản địa Ấn Độ)

4 - Cymbopogon flexuosus: Sả Đông Ấn Độ (bản địa Ấn Độ)

5 - Cymbopogon martinii: Sả Palmarosa

6 - Cymbopogon nardus: Cỏ sả Thái (Ta-khrai Hom)

Hiện nay nhiều loài sả cao sản được trồng ở khắp các nước nhiệt đới, ôn đới ở cựu và tân thế giới, ngoài công dụng làm rau, gia vị; cây sả còn được trồng để chiết xuất tinh dầu dùng trong thực phẩm, y học, thuốc bảo vệ thực vật và mỹ phẩm

1.1.2.4 Mô tả

Thân: sả là một loại cây thân thảo, thuộc họ hòa thảo; thường mọc thành từng bụi cao khoảng 1m đến 1,5m tùy theo dinh dưỡng trong đất nhiều hay ít hoặc cách chăm sóc tốt hay xấu; thân có mầu trắng hoặc hơi tím, có nhiều đốt

Rễ: sả có kiểu rễ chùm, mọc sâu vào đất, rễ phát triển mạnh khi đất tơi và xốp Lá: lá hẹp dài và có mép lá hơi bị nhám; bẹ lá ôm chặt với nhau rất chắc, tạo thành một thân giả mà người ta thường gọi là củ Sả đẻ chồi ở nách lá tạo thành nhánh như nhánh lúa Với cách sinh sản này từ một nhánh trồng ban đầu về sau chúng sẽ sinh sôi ra nhiều nhánh tạo thành một bụi sả (giống như bụi lúa) Trong lá có nhiều tinh dầu, dược dùng làm nguyên liệu để chưng cất tinh dầu cùng với thân (bó bẹ lá)

1.1.2.5 Thành phần hóa học

Các thành phần hóa học chính của tinh dầu sả là geraniol và citronellol có tác dụng sát trùng Nó chứa hàm lượng từ 65 đến 85% thành phần là citral và hoạt động như myrcene, có tác dụng kháng khuẩn và làm thuốc giảm đau citronellol và geranilol

Dầu sả được chưng cất và làm mát để tách dầu ra khỏi nước Hydrosol là một sản phẩm của quá trình chưng cất, là nguyên liệu để tạo ra kem dưỡng da, dầu thơm dược phẩm và mỹ phẩm và đặc biệt dùng trong công nghệ xà phòng thơm có tính sát khuẩn

1.1.2.6 Công dụng [12]

Theo Đông y, cây sả còn có tên gọi khác là hương mao hay cỏ chanh, có mùi thơm đặc trưng, bất kỳ ai khi chạm tay vào cây sả, chỉ ngửi thôi cũng đã muốn "chiếm hữu" ngay cho riêng mình bởi mùi hương ấn tượng khó quên

Cây sả được ví như một "kho báu" tinh dầu Lá sả chứa 0,4-0,8% tinh dầu dễ bay hơi, thành phần chính của thân cây sả chứa 75-85% hương thơm mùi chanh tự nhiên và các tinh chất đặc biệt khác

Cây sả từ xưa đến nay được người đời sử dụng một cách triệt để từ gốc đến ngọn, dùng tươi, phơi khô, ướp lạnh, chế biến thành nhiều dạng thành phẩm khác nhau, đặc biệt sử dụng rộng rãi trong y tế, sản phẩm dược và hương liệu phục vụ đời sống

Đây là loại gia vị có thể kết hợp với nhiều thực phẩm, làm "dậy" mùi cho món

ăn, khử mùi tanh, có thể chế biến thành nhiều bài thuốc chữa bệnh

a Ngăn ngừa ung thư

Một số nghiên cứu của Đông y Trung Quốc cho thấy mỗi 100g sả chứa đến 24,205 microgam beta-carotene, có chứa chất chống oxi hóa mạnh - hợp chất citral có khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư

b Giúp tiêu hóa tốt, chữa đau bụng, rối loạn tiêu hóa

Trà từ cây sả và tinh dầu sả (có thể uống 3-4 giọt với nước đun sôi để nguội) có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa kém, ăn chậm tiêu, đầy bụng, buồn nôn, nôn mửa, hay kích thích trung tiện, đau dạ dày, nóng trong, co thắt ruột, tiêu chảy

Uống 3-6 giọt tinh dầu chữa đau bụng đầy hơi, khử hôi miệng, tiêu đờm, loại bỏ khí trong ruột

Cây sả tươi 30 - 50g đun sôi, pha với đường, uống nóng 2- 3 lần trong ngày Dùng chữa chứng bội thực, đau bụng tả, nôn ọe, cảm sốt, ngộ độc rượu Liều dùng mỗi ngày từ 6 - 12gram

c Giải độc

Ăn sả giải độc cơ thể bằng cách tăng cường số lượng và tần xuất đi tiểu, giúp cho gan, đường tiêu hóa, tuyến tụy, thận và bàng quang sạch sẽ, hỗ trợ loại bỏ các chất độc hại và giảm acid uric

Đặc biệt sả giải độc rượu rất nhanh, dùng 1 ít sả giã nát, thêm nước lọc, gạn lấy

1 chén Người say rượu nặng uống vào sẽ nhanh chóng tỉnh, đỡ mệt, giảm đau đầu

d Hạ huyết áp

Tinh chất có trong sả có tác dụng làm giảm huyết áp, làm tăng tuần hoàn máu, giúp giảm bớt tất cả các vấn đề của huyết áp Uống một ly nước trái cây có sả có thể làm giảm huyết áp đáng kể

e Giải cảm, trị nhức đầu

Lá sả cùng với một số loại lá như kinh giới, tía tô, trắc bách diệp, bạc hà, chanh, ngải cứu, lá tre, lá ổi (mỗi nồi dùng 5 loại lá) … đun sôi, dùng để xông giải cảm rất hiệu nghiệm

Chuẩn bị đầy đủ các vị gồm lá sả, lá tía tô, lá kinh giới, lá ngải cứu, thêm 3-4 củ tỏi, nấu nước xông

Hoặc lá sả, lá tre, lá bưởi, (hoặc lá chanh), lá tía tô, lá ổi, nấu nước xông, trước khi xông nên múc sẵn một bát để riêng, xông xong uống rồi đắp chăn nằm nghỉ sẽ đỡ bệnh

f Giảm cân, làm đẹp

Người Thái Lan áp dụng rất hiệu quả vì sả có khả năng cắt giảm calo trong món

ăn Với họ, sả có tác dụng như ớt giúp đốt cháy mỡ thừa, thúc đẩy quá trình trao đổi chất và giúp máu lưu thông tốt hơn

Các dưỡng chất trong sả còn giúp cải thiện làn da Tinh dầu trong sả giúp điều hòa hệ thần kinh ổn định, cải thiện các chức năng hệ thần kinh

Sả còn là nguyên liệu không thể thiếu trong ngành công nghiệp mỹ phẩm vì nó

có rất nhiều lợi ích cho da Tinh dầu sả cải thiện chất lượng da như giảm mụn trứng cá

và mụn nhọt Nó cũng có tác dụng làm săn chắc các cơ, mô trong cơ thể

Tinh dầu sả chứa 2 hoạt chất bao gồm citral và geraniol Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, citral là hoạt chất có khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư trong cơ thể Nhờ đó các tế bào nang nuôi tóc sẽ được bảo vệ khỏi nguy cơ bị tổn thương dẫn đến bệnh rụng tóc

1.1.2.7 Kỹ thuật trồng sả [14]

a Chọn giống

Cây sả được nhân giống bằng phương pháp vô tính, khả năng đẻ nhánh của cây

sả rất mạnh Sả dùng làm giống phải có 2 năm tuổi trở lên

Chọn các tép (chồi nhánh), mập, đốt ngắn cứng chắc để làm giống Muốn đạt

tỷ lệ sống của hom giống cao nên áp dụng phương pháp hồ phân cho rễ bằng hỗn hợp 50% bùn ướt +10% supe lân +40% phân chuồng hoai mục Hồ xong đem dâm theo từng hàng tưới giữ ẩm sau 5-7 ngày khi rễ mới nhú ra đều thì đem trồng Mỗi ha trồng từ 40-60 vạn tép

b Chuẩn bị đất

Đất trồng sả cần được cày xới hoặc bổ hốc sâu 20-25 cm làm sạch cỏ, rạch

hàng theo hướng đông tây Đối với đất dốc rạch hàng theo đường đồng mức

c Kỹ thuật trồng

- Thời vụ trồng: Vụ xuân trồng từ tháng 1-3 và vụ thu tháng 8-9 hàng năm Các tỉnh phía Bắc nên trồng vào cuối đông, đầu xuân các tỉnh phía nam nên trồng vào đầu mùa mưa

- Cách trồng: Đặt hom giống có từ 1-2 nhánh vào các hốc đã bổ sẵn, lấp đất chặt và tưới đẫm ngay yêu cầu đặt sâu, lấp nông, giậm chặt

- Mật độ trồng: 50x50 cm, đất tốt có thể thâm canh trồng 40x50 cm, trồng nghiêng, mỗi cụm sả phải có từ 1 đến 3 tép, bộ rễ phải đảm bảo đủ, không dập nát

Sau khi trồng 50-60 ngày cây sả đã phát triển ổn định cần phải trồng dặm những nơi cây đã hỏng Sau 6 tháng bắt đầu cho thu hoạch Cây sả trồng một lần thu hoạch từ 5 đến 6 năm, mỗi năm cắt từ 5-6 lứa, bình quân 50- 55 ngày/lứa

1.1.3 Các phương pháp chưng cất tinh dầu [7]

1.1.3.1 Phương pháp tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi

Đây là phương pháp không những được áp dụng để ly trích, cô kết (concrete) từ hoa mà còn dùng để tẩm trích khi các phương pháp khác không ly trích hết hoặc dùng

để ly trích các loại nhựa, dầu (oleoresin) gia vị

- Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong nguyên liệu

- Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên liệu

- Không có tác dụng hóa học với tinh dầu

- Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần

- Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết bị, không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém

- Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch ly trích để thu hồi dung môi, nhiệt độ sôi cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu Điểm sôi của dung môi nên thấp hơn điểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất trong tinh dầu

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: dietil eter, eter dầu hỏa, hexan, cloroform…, lẫn dung môi tan trong nước như: etanol, aceton…, trong một số trường hợp cụ thể, người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi

c Quy trình tẩm trích

Phương pháp ly trích này thích hợp cho các nguyên liệu có chứa lượng tinh dầu không lớn lắm hoặc có chứa những cấu phần tan được trong nước và không chịu được nhiệt độ quá cao Quy trình kỹ thuật gồm các giai đoạn sau đây:

- Tẩm trích: nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa Trong một

số trường hợp, để gia tăng khả năng ly trích, nguyên liệu cần được xay nhỏ trước Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi cần được xáo trộn đều trong suốt thời gian ly trích Nên khảo sát trước xem việc gia nhiệt có cần thiết hay không, nếu cần, cũng không nên gia nhiệt quá 500C để không ảnh hưởng đến mùi thơm của sản phẩm sau này

- Xử lý dung dịch ly trích: sau khi quá trình tẩm trích kết thúc, dung dịch ly trích được lấy ra và có thể thay thế bằng dung môi mới sau một khoảng thời gian nhất định, tùy theo nguyên liệu Tách nước (nếu có) ra khỏi dung dịch, rồi làm khan bằng

Na2SO4 và lọc Dung môi phải được thu hồi ở nhiệt độ càng thấp càng tốt để tránh tình trạng sản phẩm bị thất thoát và phân hủy Do đó, nên loại dung môi ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp chưng cất dưới áp suất kém (cô quay) Dung môi thu hồi có thể dùng để ly trích cho các lần chưng cất kế tiếp

- Xử lý sản phẩm ly trích: sau khi thu hồi hoàn toàn dung môi, sản phẩm là một chất đặc sệt gồm có tinh dầu và một số hợp chất khác như nhựa, sáp, chất béo, cho nên cần phải tách riêng tinh dầu ra Chất đặc sệt này đem đi chưng cất bằng hơi nước để tách riêng tinh dầu ra Tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, nhưng hàm lượng thu được thấp, ngoài ra tinh còn chứa một số cấu phần thơm có nhiệt độ sôi cao nên có tính chất định hương rất tốt

- Tách dung dịch từ bã: sau khi tháo hết dung dịch ly trích ra khỏi hệ thống, trong bã còn chứa một lượng dung dịch khá lớn (khoảng 20 - 30% lượng dung môi ly trích) Phần dung dịch còn lại này nằm trong nguyên liệu, thường được lấy ra bằng phương pháp chưng cất hơi nước (trường hợp dung môi không tan trong nước), hoặc

ly tâm, lọc ép (trường hợp dung môi tan trong nước) Sau đó dung dịch này cũng được tách nước, làm khan và nhập chung với dung dịch ly trích

Chất lượng thành phẩm và hiệu quả của phương pháp ly trích này phụ thuộc chủ yếu vào dung môi dùng để ly trích Để đạt kết quả tốt nhất thì dung môi sử dụng phải thoả mãn được các yêu cầu đã được trình bày ở trên

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, khi muốn tiến hành phương pháp tẩm trích với dung môi dễ bay hơi, phải tiến hành sử dụng phương pháp truyền thống như: khuấy từ ở nhiệt độ phòng hoặc đun - khuấy từ (kèm ống hoàn lưu) hay phương pháp dùng Soxhlet Ngoài ra, cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của “hóa học xanh”, người ta còn áp dụng các phương pháp mới như là: tẩm trích có sự hỗ trợ của siêu âm và vi sóng

d Ưu và khuyết điểm

- Ưu điểm: Sản phẩm thu được theo phương pháp này thường có mùi thơm tự nhiên, hiệu suất sản phẩm thu được thường cao hơn các phương pháp khác

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

1.1.3.2 Phương pháp chưng cất hơi nước

Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao

Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng lên do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định

Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn

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 1000C và benzen sôi ở

800C 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 690C 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 690C, 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

b Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước

- Sự khuếch tán

Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu bị vỡ

và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi Phần lớn tinh dầu còn

lại trong các mô thực vật sẽ dịch chuyển dần ra phía 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 là rất cần thiết Cho nên, trong trường hợp chưng cất sử dụng hơi nước quá nhiệt, chú ý tránh không để nguyên liệu bị khô Nhưng nếu lượng nước sử dụng dư thừa thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa những cấu phần dễ tan 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 nên thông thường những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước Ví 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 Vì vậy, 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 bị lôi cuốn đi hết Thực ra, đa số các loại 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

1.1.3.3 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 bề mặt 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 Ví dụ điển hình là mùi tinh dầu hoa hồng thu được từ phương pháp chưng cất hơi nước kém hơn sản phẩm tẩm trích vì eugenol và ancol phenetil nằm lại trong nước khá nhiều, vì thế người ta chỉ dùng phương pháp này khi không thể sử dụng các phương pháp khác

a Ưu điểm

- Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản

- 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

b Khuyết 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 loại tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém

c Thu hồi thêm 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 với hai loại ống hứng tinh dầu, tùy theo tinh dầu nặng hay nhẹ

Hình 1.3 Thiết bị chưng cất tinh dầu bằng cuốn hơi nước 1.1.3.4 Các phương pháp mới trong việc ly trích tinh dầu

* Hiện tượng làm nóng các phân tử nước

Một số phân tử 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 chất bởi vi sóng

- Tính chất:

Vi sóng có đặc tính là có thể đi xuyên qua được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polimer và phản xạ trên bề mặt các kim loại Độ xuyên thấu của vi sóng tỉ lệ nghịch 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 thấu 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 làm tăng hoạt động của những phân tử phân cực, đặc biệt là nước Nước bị đun nóng do hấp thụ vi sóng và bị bốc hơi tạo ra áp suất cao tại nơi tác dụng, đẩy nước đi từ tâm của vật đun ra đến bề mặt của nó

- Ly trích dưới sự hỗ trợ của vi sóng:

Dưới tác dụng của vi sóng, nước có 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 sẽ 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 (phương pháp tẩm trích)

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 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 hydrocarbon ít chịu ảnh hưởng của vi sóng (do chúng có độ phân cực kém) nên sự ly trích của 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

Năm 1998, Luque de Castro và cộng sự đã đưa ra kiểu lò vi sóng tiêu điểm hỗ trợ cho sự ly trích bằng Soxhlet (FMASE - Focused Microwave Assisted Soxhlet Extraction) theo hình vẽ trong phần phụ lục Hệ thống này giúp cho thời gian ly trích hợp chất thiên nhiên sử dụng Soxhlet giảm xuống đáng kể và khả năng bảo vệ những hợp chất dễ bị phân hủy tăng lên

Hình 1.4 Thiết bị chưng cất tinh dầu dưới sự hỗ trợ của công nghệ vi sóng

b Công nghệ siêu âm

* Nguyên tắc

Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người (16 Hz –

18 kHz) Về mặt thực hành, siêu âm được chia làm hai vùng:

- Vùng có tần số cao: từ 5 MHz - 10 MHz, ứng dụng trong y học để chuẩn đoán bệnh

- Vùng có tần số thấp hơn: từ 20MHz - 100 kHz, ứng dụng trong các ngành khác (kích hoạt phản ứng hóa học, hàn chất dẻo, tẩy rửa, cắt gọt, …) dựa trên khả năng cung cấp năng lượng của siêu âm

Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ “bọt” (khoảng cách liên phân tử) Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành trong nửa chu kỳ đầu và

vỡ trong nửa chu kỳ sau, giải phóng một năng lượng rất lớn Năng lượng này có thể sử dụng tẩy rửa chất bẩn ngay trong những vị trí không thể tẩy rửa bằng phương pháp thông thường, khoan cắt những chi tiết tinh vi, hoạt hóa nhiều loại phản ứng hóa học, làm chảy

và hòa tan lẫn vào nhau trong việc chế tạo những sản phẩm bằng nhựa nhiệt dẻo

* Hiện tượng tạo bọt và vỡ bọt

Trong lĩnh vực hợp chất thiên nhiên, siêu âm chủ yếu sử dụng để hỗ trợ cho phương pháp tẩm trích giúp thu ngắn thời gian ly trích Trong một số trường hợp, phương pháp siêu âm cho hiệu suất cao hơn phương pháp khuấy từ Trong trường hợp tinh dầu vì sự ly trích bằng siêu âm được thực hiện ở nhiệt độ phòng nên sản phẩm luôn có mùi thơm tự nhiên

Các thiết bị siêu âm hiện nay chủ yếu bao gồm hai dạng:

- Bồn siêu âm: 40 kHz

- Thanh siêu âm: 20 kHz

Hiện nay trong phòng thí nghiệm chỉ sử dụng bồn siêu âm trong phương pháp tẩm trích

* Bồn siêu âm

Bồn thường làm bằng inox, bên dưới đáy bồn có gắn những bộ phận phát ra siêu âm Một số bồn có trang bị thêm bộ phận gia nhiệt nhưng không cho phép tăng nhiệt độ lên cao Bồn siêu âm có ưu điểm là năng lượng được phân bố đồng đều, thuận tiện thao tác, và dễ sử dụng nhưng lại có khuyết điểm là chỉ có một tần số cố định, đôi khi không kiểm soát được nhiệt độ (khi siêu âm trong một thời gian dài), không thực hiện được ở nhiệt độ thấp

Hiện nay bồn siêu âm được chế tạo với nhiều kích thước lớn nhỏ khác nhau để phù hợp với vật chứa bên trong Khi sử dụng bồn siêu âm, nhớ cho một ít chất hoạt động bề mặt vào lượng nước trong bồn để gia tăng khả năng siêu âm Bình chứa nguyên liệu cần đổ ngập dung môi với mức dung môi nên thấp hơn hoặc ngang bằng lớp nước bên ngoài

1.1.4 Lò vi sóng và các ứng dụng của lò vi sóng

1.1.4.1 Sơ lược về lịch sử công nghệ vi sóng [16]

Lò vi ba (vi là "rất nhỏ", ba là "sóng", nên còn được gọi là lò vi sóng) là một

thiết bị ứng dụng vi sóng để làm nóng hoặc nấu chín thức ăn

Lò vi sóng là một thiết bị nhà bếp được phát minh rất tình cờ bởi Nam tước Spencer, kỹ sư vật lý hãng Raytheon khi ông thử làm chín hạt ngô bằng cách đặt nó vào các ống sử dụng cho rada Năm 1934, các nhà nghiên cứu đề xuất việc sử dụng điện trường cao tần để sưởi ấm các vật liệu điện môi Năm 1937, Hoa Kỳ ứng dụng

bằng sáng chế bởi phòng thí nghiệm Bell tiểu bang và cũng ở Canada: “Sáng chế

này liên quan đến hệ thống sưởi ấm cho vật liệu điện môi và đối tượng của sáng chế là để làm nóng các vật liệu như thống nhất và đồng thời đáng kể trong suốt khối lượng của chúng Nó đã được đề xuất do đó để làm nóng các vật liệu như đồng thời trong suốt khối lượng của chúng bằng phương tiện của điện môi tổn thất sản xuất trong khi họ đang phải chịu một điện áp cao, lĩnh vực tần số cao” Tuy

nhiên, tần số thấp hơn nhiệt điện môi, như mô tả trong bằng sáng chế nói trên, là một điện từ hiệu ứng nhiệt, kết quả của cái gọi là trường gần hiệu ứng tồn tại trong một khoang điện từ là nhỏ so với bước sóng của trường điện từ Bằng sáng chế đề xuất sưởi ấm tần số vô tuyến này, tại 10-20 MHz (bước sóng từ 15 đến 30 mét) Nhiệt lượng từ lò vi sóng có bước sóng là tương đối nhỏ so với các khoang (như trong lò vi sóng hiện đại) là do “xa –field” hiệu ứng mà là do cổ điển bức xạ điện từ mà mô tả một cách tự do tuyên truyền ánh sáng và lò vi sóng phù hợp xa nguồn của họ Tuy nhiên, tác dụng sưởi ấm cơ bản của tất cả các loại điện từ trường

ở cả hai tần số vô tuyến và vi sóng xảy ra thông qua các hệ thống sưởi điện môi có hiệu lực, như các phân tử phân cực bị ảnh hưởng bởi một điện trường xoay chiều nhanh chóng

Các Magnetron khoang phát triển bởi John Randall và Harry khởi động vào năm 1940 tại Đại học Birmingham Đó là với những phát minh của Magnetron khoang rằng việc sản xuất của sóng điện từ của một đủ nhỏ bước sóng (lò vi sóng)

đã trở thành có thể Magnetron ban đầu là một thành phần rất quan trọng trong sự phát triển của bước sóng ngắn radar trong Thế chiến II Trong 1937-1940, một magnetron đa khoang được xây dựng bởi nhà vật lý người Anh Sir John Turton

Randall, FRSE, cùng với một nhóm các đồng nghiệp Anh, cho lắp đặt radar quân sự của Anh và Mỹ trong Thế chiến II

Một lò vi sóng công suất lớn hơn được sáng chế vào năm 1940 tại Đại học

Birmingham do John Randall và Harry khởi động sản xuất một mẫu thử nghiệm làm việc Sir Henry Tizard đến Mỹ để cung cấp cho họ các magnetron để đổi lấy sự giúp đỡ tài chính và công nghiệp của họ Năm 1945, các hiệu ứng nhiệt cụ thể của một chùm vi sóng năng lượng cao đã vô tình phát hiện bởi Percy Spencer, một người Mỹ kỹ sư tự học từ Howland, Maine, được sử dụng bởi Raytheon lúc ông nhận thấy rằng lò vi sóng từ một bộ radar chủ động ông đã làm việc trên bắt đầu tan chảy một thanh kẹo ông đã có trong túi của mình Các thực phẩm đầu tiên cố tình nấu với lò vi sóng Spencer là bỏng ngô, và thứ hai là một quả trứng, mà phát nổ khi đối mặt với một trong những thí nghiệm

Để xác minh phát hiện của mình, Spencer đã tạo ra một trường điện từ mật

độ cao bằng cách cho lò vi sóng nguồn điện từ magnetron vào một hộp kim loại mà

từ đó nó không có cách nào để trốn thoát Khi thực phẩm được đặt trong hộp với năng lượng lò vi sóng, nhiệt độ của thực phẩm tăng nhanh chóng Ngày 8 tháng 10 năm 1945, Raytheon đã đệ đơn ứng dụng bằng sáng chế Hoa Kỳ cho quá trình nấu lò vi sóng của Spencer, và lò nướng sử dụng năng lượng từ một lò vi

sóng magnetron đã sớm được đặt trong một nhà hàng ở Boston để thử nghiệm Lần

đầu tiên công chúng đã có thể sử dụng lò vi sóng là vào tháng giêng năm 1947, khi các máy bán hàng tự động Speedy weeny đã được đặt trong Nhà ga Trung tâm để phân chia hot dog Trong số những người trong nhóm phát triển robot tiên phong là George Devol, người đã dành phần cuối cùng của cuộc chiến tranh phát triển biện pháp đối phó radar

Năm 1947, Raytheon đã xây dựng "Radarange", lò vi sóng thương mại đầu tiên Lò vi sóng này có kích thước gần 1,8 mét (5 ft 11 in) chiều cao, cân nặng 340

kg (750 lb) và chi phí khoảng US $ 5,000 ($ 52,809 đô la ngày nay) Nó tiêu thụ 3 kilowatt, khoảng ba lần so với lò vi sóng ngày nay, và đã được làm mát bằng nước Một mô hình lò vi sóng thương mại đầu tiên được giới thiệu vào năm 1954 tiêu thụ 1,6 KW và được bán với giá 2.000 USD đến 3.000 đô la Mỹ ($ 18,000 đến $ 26,000

đô la ngày nay) Raytheon cấp phép công nghệ của mình cho các Tappan công ty Bếp lò của Mansfield, Ohio vào năm 1952 Họ đã cố gắng để tiếp thị một đơn vị tường 220 volt lớn như là một lò nhà lò vi sóng vào năm 1955 với một mức giá US

$ 1,295 ($ 11,401 đô la ngày nay), nhưng nó đã không bán tốt Năm 1967, họ đã giới thiệu mô hình nhà phổ biến đầu tiên, quầy Radarange, với mức giá US $ 495 ($ 3,501 đô la ngày nay) Trong những năm 1960, Litton mua Studebaker tài sản Franklin sản xuất, mà đã được sản xuất và xây dựng magnetron và bán lò vi

sóng tương tự như Radarange Litton sau đó phát triển một cấu hình mới của lò vi

sóng: hình dạng ngắn, rộng mà bây giờ là phổ biến Thức ăn magnetron cũng là duy nhất Điều này dẫn đến một lò mà có thể tồn tại một tình trạng không tải: một lò vi

sóng có sản phẩm nào mà không có gì để hấp thụ là lò vi sóng Lò mới đã được

trưng bày tại một triển lãm thương mại tại Chicago và giúp bắt đầu một sự tăng

trưởng nhanh chóng của thị trường nhà cho lò vi sóng Sản lượng tiêu thụ 40.000 chiếc lò vi sóng cho ngành công nghiệp của Mỹ vào năm 1970 đã lên đến một triệu

của năm 1975 thâm nhập thị trường nhanh hơn ở Nhật Bản, do một magnetron được tái thiết kế cho phép các đơn vị rẻ hơn Một số công ty khác tham gia vào thị trường, và trong một thời gian nhất hệ thống được xây dựng bởi các nhà thầu quốc phòng, những người đã quen thuộc với các magnetron Litton đã được đặc biệt nổi tiếng trong kinh doanh nhà hàng

Vào cuối những năm 1970, công nghệ này đã được cải thiện đến mức giá đã được giảm xuống nhanh chóng Thường được gọi là "lò điện tử" trong năm 1960, cái tên "lò vi sóng" sau này trở thành tiêu chuẩn, thường ngày nay được gọi chính thức là chỉ đơn giản là "lò vi sóng"

Sự tồn tại của sóng điện từ, trong đó có sóng vi ba là một phần của phổ tần số cao, được James Clerk Maxwell dự đoán năm 1864 từ các phương trình Maxwell nổi tiếng Năm 1888, Heinrich Hertz đã chế tạo được thiết bị phát sóng radio, nhờ vậy lần đầu tiên chứng minh sự tồn tại của sóng điện từ

Lò vi sóng là một trong những phát minh vĩ đại nhất của thế kỷ 20 Ngày nay, hàng triệu gia đình trên thế giới đang sử hữu ít nhất mỗi nhà có một chiếc lò vi sóng Điều kì diệu nhất của lò vi sóng là khả năng nấu chín trong một thời gian ngắn

kỷ lục Hơn nữa, hiệu năng sử dụng điện của lò cực cao do chúng chỉ hâm nóng trực tiếp lên thức ăn chứ không phải qua những vật trung gian theo cách nấu truyền thống như xoong, nồi cũng hạn chế về khả năng tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh giúp tối

ưu năng lượng sử dụng

số và tất nhiên là cả năng lượng chúng mang theo xuất phát từ công thức liên hệ:

(2)

Trong đó:

E: động năng

h: là hằng số Planck

1.1.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò vi sóng [17]

a Cấu tạo của lò vi sóng

Cấu tạo lò vi sóng gồm các bộ phận chính sau:

- Magnestron (nguồn phát sóng): là máy phát điện với tần số rất cao, biến dòng

điện thành bức xạ sóng vi ba mang tính điện từ nên magnestron được xem là một máy phát sóng vi ba

- Mạch điện tử điều khiển (microcontroller)

- Ống dẫn sóng (Waveguide): sóng vi ba từ máy phát được truyền theo ống dẫn sóng đến quạt phát tán để đưa sóng ra mọi phía, ở giữa lò các sóng phân tán đều đặn bằng cách phản chiếu lên các thành lò

Hình 1.6 Các bộ phận của lò vi sóng

- Ngăn nấu: Ngăn nấu là một lồng Faraday gồm kim loại hay lưới kim loại bao quanh, đảm bảo cho sóng không lọt ra ngoài Lưới kim loại thường được quan sát ở

cửa lò vi sóng Các lỗ trên lưới này có kích thước nhở hơn nhiều bước sóng (12cm), nên sóng vi ba không lọt ra, nhưng ánh sáng (ở bước sóng ngăn hơn nhiều) vẫn lọt qua được, giúp qua sát thức ăn bên trong

Hình 1.7 Ngăn nấu của lò vi sóng

b Nguyên lý hoạt động của lò vi sóng

Sóng viba được tạo ra từ một bộ dao động điện từ và được khuếch đại nhờ Magnetron hoạt động như một đèn điện tử 3 cực Năng lượng (sóng vi ba) từ máy phát (magnetron) được truyền theo ống dẫn sóng đến quạt phát tán (phía trên nóc lò) để đưa sóng ra mọi phía Ở giữa lò các sóng phân tán đều đặn nhờ sự phản chiếu của sóng lên thành lò Thức ăn được đốt nóng bởi các phân tử nước

Sự đốt nóng chia ra làm hai giai đoạn:

- Nước chứa trong thức ăn được hâm nóng bằng các sóng cực ngắn

- Nước nóng sẽ truyền nhiệt cho các phần khác của thức ăn

b Phạm vi ứng dụng của lò vi sóng

Lò vi sóng (Microwave oven) hiện đang được sử dụng khá phổ biến trong các căn hộ ở khắp miền đất nước, lợi ích của nó mang lại giúp tiết kiệm được rất nhiều thời gian và công sức trong việc nấu nướng hàng ngày Thay vì phải rã đông đồ đông lạnh bằng việc ngâm nước 30 phút, hay vất vả chế biến lại đồ ăn cũ với nỗi lo gây cháy hoặc mất hương vị, lò vi sóng có thể hoàn thành những việc tương tự trong 2-5 phút một cách hoàn hảo

An toàn lò vi sóng:

- Nên dùng đồ sành hay thủy tinh dày để nấu bằng lò vi ba, với chai hoặc bình thủy tinh mỏng có thể dễ bị nứt bể Dùng đĩa tách giấy được nhưng không để lâu, không nên dùng giấy tráng sáp, sáp sẽ chảy và trộn vô thức ăn ở nhiệt độ cao; bao nhựa có thể biến dạng, chảy ra và dính vào thức ăn

- Không được để lò vi ba chạy mà không có gì ở trong lò làm giảm tuổi thọ của

lò, nên để sẵn trong lò một ly nước để hấp thu những sóng vi ba trong trường hợp khởi động lò đột suất Để lò nơi thoáng khí và chừa khoảng cách xung quanh khoảng 5 cm

để đảm bảo nhiệt kịp thời thoát ra ngoài không làm nóng vỏ lò

- Tất cả các lò vi ba đều được thiết kế với bộ phận an toàn Lò vi ba được trang bị kỹ lưỡng để bảo vệ cơ thể con người không tiếp xúc với các sóng ngắn và được một nút ngắt điện an toàn nhiều nấc tự động có thể ngưng sự phát ra sóng vi ba khi cửa mở Cửa được bao bởi vỉ kim loại và được bọc bằng tấm kết nối, chuẩn độ chính xác là sự thoát sóng vi ba nơi cửa lò phải dưới 5 milliwatt/cm² ở cách lò 5 cm

- Phải hết sức cẩn thận về độ kín của lò bởi vì năng lượng sóng phát ra sức nóng, nếu bị các sóng chạm phải sẽ có thể bị bỏng, có khi bỏng sâu, sốt cao, thương tổn nơi dịch hoàn, thương tổn nơi mắt Vì vậy, cần chú ý đến các điểm lắp ghép nơi cửa lò, hay chính cái cửa xem có bị hư hỏng không

- Về phần an toàn điện, phải để ý không để các chén dĩa bằng kim loại, có thể tạo ra một tia điện, tia lửa, bước đầu của hỏa hoạn, hay ít nhất cũng làm hư lò

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Cây sả được biết đến từ rất lâu trong cuộc sống, cây sả và tinh dầu sả ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời sống như trong sinh hoạt hàng ngày, trong y học hoặc trong lĩnh vực bảo vệ thực vật Công dụng của tinh dầu sả ngày càng được lan truyền nhanh trong xã hội và nhu cầu cho tinh dầu sả ngày càng nhiều, hiện nay trên cả nước có nhiều nơi có diện tích trồng sả lên đến hàng chục hecta như tỉnh Thừa Thiên - Huế và một số tỉnh phía Bắc

Phương pháp ứng dụng công nghệ vi sóng trong chưng cất dầu thực vật là một bước tiến vượt bậc, nâng cao hiệu suất chưng cất tinh dầu, giảm thời gian chưng cất và thân thiện với môi trường Phương pháp chưng cất tinh dầu ứng dụng công nghệ vi sóng là một kỹ thuật mới tiết kiệm năng lượng, hiệu quả kinh tế cao, không thải khí

COx ra môi trường Do đó, không có ảnh hưởng làm biến đổi khí hậu, đồng thời không làm gia tăng hiệu ứng nhà kính, rút ngắn thời gian chưng cất và có thể làm giàu hàm lượng tinh dầu Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới và trong nước chưa có nhiều đề tài nghiên cứu khai thác hết những ứng dụng vi sóng để chưng cất tinh dầu