Tinh dầu ngày nay đang được ứng dụng rất nhiều trong đời sống: làm đẹp, chế biến thức ăn, trị liệu, nghiên cứu và y tế,...Tuy  nhiên, việc sản xuất tinh dầu không hề đơn giản, đòi hỏi rất nhiều kỹ năng và kỹ thuật. Có rất nhiều phương pháp sản xuất tinh dầu: phương pháp hóa lý (ngâm, trích ly, chưng cất bằng máy chưng cất tinh dầu) hay phương pháp cơ học (ép lấy tinh dầu) hoặc kết hợp cả 2 phương pháp trên.

Dưới đây, KAG xin chia sẻ những thông tin về sản xuất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất, vừa đơn giản lại đạt hiệu quả cao.

1. Chưng cất tinh dầu là gì?

Tinh dầu là một hỗn hợp gồm nhiều cấu tử tan lẫn vào nhau. Trong quá trình chưng cất, cùng với sự thay đổi thành phần của hỗn hợp lỏng có thể làm thay đổi thành phần của hỗn hợp hơi. Trong điều kiện áp suất không đổi, dung dịch lỏng mà ta thu được bằng cách ngưng tụ hỗn hợp hơi bay ra sẽ có thành phần cấu tử dễ bay hơi cao hơn so với chất lỏng ban đầu, nếu tiếp tục chưng cất thì càng ngày thành phần dễ bay hơi trong chất lỏng ban đầu càng ít và trong chất lỏng sau ngưng tụ càng nhiều. Nếu ngưng tụ theo thời gian thì ta có thể thay đổi thành phần của tinh dầu sau ngưng tụ so với thành phần của tinh dầu có trong nguyên liệu. Việc làm này nhằm mục đích nâng cao chất lượng tinh dầu.

2. Các cách chưng cất tinh dầu

- Chưng cất với nước: Nguyên liệu và nước cùng cho vào một thiết bị. Khi đun sôi, hơi nước bay ra sẽ cuốn theo tinh dầu, ngưng tụ hơi bay ra sẽ thu được hỗn hợp gồm nước và tinh dầu, hai thành phần này không tan vào nhau nên dễ dàng tách ra khỏi nhau.

Phương pháp này đơn giản, thiết bị rẻ tiền và dễ chế tạo, phù hợp với những cơ sở sản xuất nhỏ, vốn đầu tư ít. Tuy nhiên, phương pháp này còn một vài nhược điểm như hiệu suất thấp, chất lượng tinh dầu không cao do nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với thiết bị nên dễ bị cháy khét, khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật như tốc độ và nhiệt độ chưng cất.

- Chưng cất bằng hơi nước không có nồi hơi riêng: Nguyên liệu và nước cùng cho vào một thiết bị nhưng cách nhau bởi một vỉ nồi. Khi đun sôi, hơi nước bốc lên qua khối nguyên liệu kéo theo tinh dầu và đi ra thiết bị ngưng tụ. Để nguyên liệu khỏi rơi vào phần có nước ta có thể lót trên vỉ 1 hay nhiều lớp bao tải tùy theo từng loại nguyên liệu. Phương pháp nay phù hợp với những cơ sở sản xuất có qui mô trung bình.

So với phương pháp trên, phương pháp này có ưu điểm hơn, nguyên liệu ít bị cháy khét vì không tiếp xúc trực tiếp với đáy thiết bị, các nhược điểm khác vẫn chưa khắc phục được. Phương pháp này thích hợp cho những loại nguyên liệu không chịu được nhiệt độ cao.

- Chưng cất bằng hơi nước có nồi hơi riêng: Phương pháp này phù hợp với những cơ sở sản xuất lớn, hơi nước được tạo ra từ một nồi hơi riêng và được dẫn vào các thiết bị chưng cất.

Phương pháp này cùng một lúc có thể phục vụ được cho nhiều thiết bị chưng cất, điều kiện làm việc của công nhân nhẹ nhàng hơn, dễ cơ khí hóa và tự động hóa các công đoạn sản xuất, khống chế tốt hơn các thông số công nghệ, rút ngắn được thời gian sản xuất. Ngoài ra, phương pháp này đã khắc phục được tình trạng nguyên liệu bị khê, khét và nếu theo yêu cầu của công nghệ thì có thể dùng hơi quá nhiệt, hơi có áp suất cao để chưng cất. Tuy nhiên, đối với một số tinh dầu trong điều kiện chưng cất ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ bị phân hủy làm giảm chất lượng. Hơn nữa, các thiết bị sử dụng trong phương pháp này khá phức tạp và đắt tiền.

3. Ưu điểm của sản xuất tinh dầu bằng chưng cất

 Ưu điểm:

- Thiết bị khá gọn gàng, dễ chế tạo, qui trình sản xuất đơn giản,

- Trong quá trình chưng cất, có thể phân chia các cấu tử trong hỗn hợp bằng cách ngưng tụ từng phần theo thời gian,

- Thời gian chưng cất tương đối nhanh, nếu thực hiện gián đoạn chỉ cần 5-10 giờ, nếu liên tục thì 30 phút đến 1 giờ.

- Có thể tiến hành chưng cất với các cấu tử tinh dầu chịu được nhiệt độ cao.

* Nhược điểm:

- Không áp dụng phương pháp chưng cất vào những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi và nước ngưng tụ,

- Tinh dầu thu được có thể bị giảm chất lượng nếu có chứa các cấu tử dễ bị thủy phân,

- Không có khả năng tách các thành phần khó bay hơi hoặc không bay hơi trong thành phần của nguyên liệu ban đầu mà những thành phần này rất cần thiết vì chúng có tính chất định hương rất cao như sáp, nhựa thơm...

- Hàm lượng tinh dầu còn lại trong nưóc chưng (nước sau phân ly) tư

- Tiêu tốn một lượng nước khá lớn để làm nhưng tụ hỗn hợp hơi.

4. Quy trình công nghệ chưng cất tinh dầu.

Tùy theo từng loại nguyên liệu mà qui trình chưng cất có những điểm khác nhau nhất định. Nhìn chung, qui trình chưng cất tinh dầu phải có những công đoạn cơ bản sau:

Trước khi sản xuất cần kiểm tra thật cẩn thận thiết bị chưng cất, chú ý xem nắp, vòi voi có kín không, phần ngưng tụ có bị tắc, rò rỉ không, sau đó tiến hành làm vệ sinh thiết bị.

Ba công đoạn cơ bản của quá trình chưng cất tinh dầu (chưng cất gián đoạn) gồm: nạp liệu, chưng cất, tháo bả: 

- Nạp liệu: Nguyên liệu từ kho bảo quản được nạp vào thiết bị, có thể làm ẩm nguyên liệu trước khi nạp vào thiết bị để thuận lợi cho quá trình chưng cất. Việc nạp liệu có thể thực hiện bằng thủ công hoặc cơ giới, có thể nạp trực tiếp vào thiết bị hoặc nạp gián tiếp qua một giỏ chứa rồi cho vào thiết bị bằng tời hoặc cẩu. Nguyên liệu nạp vào thiết bị không được chặt quá làm cho hơi khó phân phối đều trong toàn bộ khối nguyên liệu và không được quá lỏng, quá xốp sẽ làm cho hơi dễ dàng theo những chỗ rỗng đi ra mà không tiếp xúc với toàn khối nguyên liệu. Đối với nguyên liệu lá, cỏ khi cho vào thiết bị có thể nén chặt, trước khi nén nên xổ tung để tránh hiện tượng rỗng cục bộ. Nạp liệu xong đóng chặt mặt bích nối thiết bị với nắp, nên vặn chặt theo nguyên tắc đối nhau để nắp khỏi chênh.

- Chưng cất: Khi bắt đầu chưng cất, mở van hơi cho hơi vào thiết bị, lúc đầu mở từ từ để đuổi không khí trong thiết bị và làm cho hơi phân phối đều trong toàn bộ khối nguyên liệu. Ngoài ra, mở từ từ van hơi để nguyên liệu không bị cuốn theo hơi gây tắc ống dẫn hỗn hợp hơi.

Trong quá trình chưng cất, cần chú ý điều chỉnh nhiệt độ dịch ngưng sao cho nằm trong khoảng 30-40⁰C (bằng cách điều chỉnh tốc độ nước làm lạnh) vì nếu dịch ngưng quá nóng sẽ làm tăng độ hòa tan của tinh dầu vào nước và làm bay hơi tinh dầu. Để kiểm tra quá trình chưng cất kết thúc chưa người ta có thể dùng một tấm kính hứng một ít dịch ngưng, nếu thấy trên tấm kính còn váng dầu thì quá chưng cất chưa kết thúc.

- Tháo bả: Tháo nắp thiết bị, tháo vỉ trên rồi dùng tời kéo giỏ chứa bã ra, kiểm tra và châm thêm nước nếu cần thiết (nước châm thường là nước sau khi phân ly tinh dầu) rồi cất mẻ khác.

Hỗn hợp tinh dầu và nước được cho vào thiết bị phân ly. Sau phân ly ta được tinh dầu thô và nước chưng. Tinh dầu thô được xử lý để được tinh dầu thành phẩm, nước chưng cho ra bể tiếp tục phân ly để thu tinh dầu loại II

Hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu: Gồm các bộ phận sau: thiết bị chưng cất, bộ phận tạo nhiệt cho TBCC, thiết bị ngưng tụ, thiết bị phân ly.

--> Hệ thống thiết bị chưng cất phải đảm bảo sao cho quá trình chưng cất được tiến hành nhanh chóng và thuận lợi, hỗn hợp hơi bay ra phải đảm bảo chứa nhiều tinh dầu, vì thế hệ thống phải có cấu tạo sao cho để hơi nước tiếp xúc đều trong toàn bộ khối nguyên liệu. Thiết bị phải có cấu tạo sao cho việc thao tác được dễ dàng và tốn ít lao động. Trong thực tế sản xuất, người ta thường dùng thiết bị chưng cất có dạng hình trụ, tỉ lệ giữa đường kính và chiều cao thiết bị (D/H) phụ thuộc vào loại nguyên liệu. Cụ thể như sau:

- D/H = 1 ÷1,7: Đối với loại nguyên liệu lá, cành, thân nhỏ, hoa,

- D/H = 1 ÷ 2: Đối với nguyên liệu hạt.

Trong công nghệ chưng cất tinh dầu, các thiết bị chưng cất thường có các dạng sau:

Loại I : Nguyên liệu được phân bố đều, hơi ra tập trung nhưng khó cho nguyên liệu vào,

Loại II: Không phổ biến, thường dùng để chưng cất hoa hồng (do tạo bọt nên phải có chiều cao), nguyên liệu cho vào dễ dàng nhưng diện tích đốt bé (nếu đốt ngoài trực tiếp),

Loại III: Tiện lợi khi chưng cất với nước vì diện tích sôi lớn nhưng năng suất không lớn lắm,

Loại IV: Dùng phổ biến nhất, có khả năng nâng cao năng suất thiết bị bằng cách kéo dài thiết bị, mở rộng dung tích dễ dàng.

Thường thì thể tích của thiết bị chưng cất khoảng 1,5 ÷15 m³. Tuy nhiên, nếu thể tích thiết bị lớn quá thì việc nạp liệu và tháo bả phải được cơ giới hóa để tiết kiệm thời gian. Ở nước ta, hiện nay các thiết bị chưng cất có thể tích < 3 m3 khối, do đó việc cung cấp nhiệt và vận hành khá dễ dàng.

Thiết bị chưng cất thường có các bộ phận sau:

* Nắp: có thể là hình chóp (I), chỏm cầu (II) hoặc elip

Nắp phải có cấu tạo sao cho hơi thoát ra được dễ dàng và nhanh chóng. Nếu hỗn hợp hơi nằm lâu trong thiết bị sẽ sinh ra hiện tượng quá nhiệt làm tinh dầu giảm chất lượng. Ngoài ra, nắp phải đảm bảo kín khi ghép với thân thiết bị. Giữa nắp và thân thiết bị có thể vặn chặt bằng bu lông có đệm. Tuy nhiên, cũng phải tốn thời gian để vặn khi tháo dỡ. Trong điều kiện chưng cất ở áp suất dư 20-30 mmHg thì người ta thường dùng van nước (III) là thích hợp hơn.

* Cổ nồi, vòi voi: Cổ nồi và vòi voi có thể là hai bộ phận riêng biệt hay chung, cổ nồi có hình dáng sao cho hướng hỗn hợp hơi ra nhanh. Đối với những loại nguyên liệu tạo bọt hoặc bụi trong khi chưng cất thì cổ nồi phải có bộ phận thay đổi tốc hơi và phải có thêm lưới chắn bụi. Các loại cổ nồi thường có hình dáng sau:

Chiều dài của vòi voi thay đổi từ 1,5-3 m, nghiêng về phía thiết bị ngưng tụ với độ dốc 1-3 độ, đường kính nhỏ dần để hỗn hợp hơi thoát ra dễ dàng. Chiều dài của vòi voi phải thích hợp, nếu ngắn quá sẽ tạo áp suất dư trong thiết bị, dài quá sẽ có hiện tượng ngưng tụ giữa chừng, hơi thoát ra chậm, ảnh hưởng đến tốc độ chưng cất và giảm chất lượng tinh dầu.

* Đáy nồi: Có cấu tạo giống nắp nồi, đáy nồi phải có cấu tạo sao cho việc tháo nước ngưng tụ được dễ dàng (nếu chưng cất gián tiếp). Trong trường hợp chưng cất trực tiếp thì đáy nồi phải có bộ phận phun hơi.

Nếu chưng cất với hơi nước mà không có nồi hơi riêng thì đáy nồi là bộ phận đốt nóng tạo hơi, do đó đáy nồi phải có cấu tạo sao cho diện tích truyền nhiệt lớn nhất.

* Vỉ nồi: Để đỡ khối nguyên liệu, giữ cho nguyên liệu khỏi rơi xuống đáy nồi làm tắc ống dẫn hơi, chiều dày của vỉ nồi từ 8 ÷10 mm, mặt vỉ được đột hoặc khoan lổ hoặc có thể được làm bằng những thanh sắt đan. Thường thì tiết diện các lổ vỉ bằng 1/2 diện tích của bề mặt vỉ.

* Ống phân phối hơi: thập. Các lổ phân phối hơi bố trí so le thành 2 hàng hướng về phía đáy nồi cất để cho hơi phân phối đều và lổ khỏi bị tắc do nguyên liệu rơi vào. Tổng tiết diện các lổ phân phối hơi bằng 2 lần tiết diện ống phân phối hơi, tiết diện của ống phân phối hơi lấy bằng tiết diện của ống dẫn hơi vào thiết bị và được xác định theo lượng hơi nước cần thiết dùng để chưng cất trong 1 giờ. Tốc độ hơi ở đây thường là 20m/s.

Vật liệu làm nồi cất ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng tinh dầu thành phẩm, nhất là về màu sắc, một số muối kim loại tác dụng với tinh dầu sẽ cho màu khác với màu sắc tự nhiên của tinh dầu. Do đó vật liệu làm nồi cất phải không tác dụng hóa học với tinh dầu nhất là ở các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với tinh dầu như cổ nồi, vòi voi..các bộ phận này phải được chế tạo bằng thép không rỉ hoặc sắt tráng men, các bộ phận khác (thân, đáy..) có thể làm bằng thép CT3.

Nguồn: voer.edu.vn