Giỏ hàng

Kiến thức sử dụngNgày: 22-05-2021 bởi: Hoa Thơm Cỏ Lạ

Phương pháp chưng cất hơi nước là gì?

Để hiểu phương pháp chưng cất hơi nước là gì, đầu tiên hãy cùng Hoa Thơm Cỏ Lạ đi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của phương pháp này là gì nhé!

Phương pháp chưng cất hơi nước là gì?

1. Nguyên lý hoạt động 

Phương pháp Chưng cất hơi nước dựa trên sự khuếch tán, thẩm thấu, hòa tan và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô thực vật, 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 mạch dài thì phải dùng nhiều hơi nước hơn và sự 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.

Chưng cất có thể được định nghĩa là: “sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều hợp 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 hai hợp 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 một 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 hợp chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong áp suất hơi tổng cộng , thì ứng với mỗi 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 nhiêt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất

Chính vì những 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.

2. Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước:

 2.1 Sự khuếch tán:

Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụ thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu là bị vỡ và cho tinh dầu thoát ra 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 hoà 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 lôi cuốn đi. Còn nước đi vào nguyên liệu thoe chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục 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 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 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.

Ví dụ: khi chưng cất tinh dầu vỏ bưởi, nguyên liệu được nghiền ra thành các hạt, không nghiền nhỏ như bột, để các túi tinh dầu vỡ ra, đồng thời vẫn tạo độ xốp cho cho hơi nước đi qua.

2.2 Sự thủy phân

Những cấu phần ester trong tinh dầu thường dễ bị thủy phân cho ra acid và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó,. Để hạn chế hiện tượng này, sự cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt.

2.3 Nhiệt độ

Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu, 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.

Do đó, khi cần thiết phải dùng hơi nước quá nhiệt (trên 100°C) 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.

Tóm lại, 3 yếu tố ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng thực tế thì chúng có liên quan mật thiết với nhau và quy về ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ, sự khuyếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũng tăng theo.

3. Các phương pháp chưng cất tinh dầu

Trong công nghiệp, dựa trên thực hành người ta chia các phương pháp chưng cất hơi nước ra ba loại chính :

- Chưng cất bằng nước.

- Chưng cất bằng nước và hơi nước.

- Chưng cất bằng hơi nước.

Cả ba phương pháp này đều có lý thuyết giống nhau nhưng khác nhau ở cách thực hiện.

3.1 Chưng cất bằng nước:

Trong trường hợp này, nước phỉ kín nguyên liệu, nhưng phải chừa một khoảng không gian tương đối lớn phía 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 đun 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 gây hiện tượng cháy khét nguyên liệu ở mặt tiếp xúc với 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 thường 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 hợp chất này.

Phương pháp chưng cất hơi nước là gì?

3.2 Chưng cất bằng nước và hơi nước

Trong phương pháp này, nguyên liệu được xếp trên một vỉ đục lỗ và nồi cất được đổ nước sao cho nước không chạm đến vỉ.

Nhiệt cung cấp có thể là ngon lửa đốt trực tiếp hoặc dùng hơi nước từ nồi hơi dẫn vào lớp bao chung quanh phần đáy nồi. Có thể coi phương pháp này là một trường hợp điển hình của phương pháp chưng cất bằng hơi nước với hơi nước ở áp suất thường. Như vậy chất ngưng tuh sẽ chứa ít sản phẩm phân hủy hơn là trường hợp chưng cất bằng hơi nước trực tiếp, nhất là ở áp suất cao hay hơi nước quá nhiệt.

Việc chuẩn bị nguyên liệu trong trường trường hợp này quan trọng hơn nhiều so với phương pháp trước, vì hơi nước tiếp xúc với nguyên liệu chỉ bằng cách xuyên qua nó nên phải sắp xếp thế nào để nguyên liệu nạp vào nồi tiếp xúc tối đa với hơi nước thì mới có kết quả tốt. Muốn vậy, nguyên liệu nên có kích thước đồng đều không sai biệt nhau quá.

Nếu nguyên liệu được nghiền quá mịn, nó dễ tụ lại vón cục và chỉ cho hơi nước đi qua một vài khe nhỏ do hơi nước tự phá xuyên lên. Như vậy phần lớn nguyên liệu sẽ không được tiếp xúc với hơi nước. Ngoài ra, luồng hơi nước đầu tiên mang tinh dầu có thể bị ngưng tụ và tinh dầu rơi ngược lại vào lớp nước bên dưới gây thất thoát. Do đó việc chuẩn bị nguyên liệu cần được chú ý  và đòi hỏi kinh nghiệm tạo độ xốp cho từng loại nguyên liệu.

Tốc độ chưng cất trong trường hợp này không quan trọng như trong trường hợp chưng cất bằng nước. Tuy nhiên, tốc độ nhanh sẽ có lợi vì ngăn được tình trạng quá ướt của nguyên liệu và gia tăng vận tốc chưng cất. Về sản lượng tinh dầu mỗi giờ, người ta thấy nó khá hơn phương pháp chưng cất bằng nước nhưng vẩn còn kém hơn phương pháp chưng cất bằng hơi nước sẽ đề cập sau.

So với phương pháp chưng cất bằng nước, ưu điểm của nó là ít tạo ra sản phẩm phân hủy. Do đó, dù với thiết bị loại nào đi nữa, ta phải đảm bảo là chỉ có phần đáy nồi là được phép đốt nóng và giữ cho phần vỉ chứa nguyên liệu không tiếp xúc với nước sôi. Phương pháp này cũng tốn ít nhiên liệu, tuy nhiên nó không thể áp dụng cho những nguyên liệu dễ bị vón cục.

Khuyết điểm chính của phương pháp là do thực hiện ở áp suất thường, nên cấu phần có nhiệt độ sôi cao sẽ đòi hỏi một lượng rất lớn hơi nước để hóa hơi hoàn toàn và như thế sẽ tốn rất nhiều thời gian. Về kỹ thuật, khi xong một lần chưng cất, nước ở bên dưới vỉ phải được thay thế để tránh cho mẻ sản phẩm sau có mùi lạ.

Phương pháp chưng cất hơi nước là gì?

3.3 Chưng cất bằng hơi nước

Hơi nước tạo ra từ nồi hơi, thường có áp suất cao hơn không khí, được đưa thẳng vào bình chưng cất. Ngày nay phương pháp này thường dùng để chưng cất tinh dầu từ các nguyên liệu thực vật.

Điểm ưu việt của phương pháp này là người ta có thể điều chỉnh áp suất, nhiệt độ như mong muốn để tận thu sản phẩm, nhưng phải giữ nhiệt độ ở mức giới hạn để tinh dầu không bị phân hủy.

Việc sử dụng phương pháp này cũng lệ thuộc vào những điều kiện hạn chế như đã trình bày đối với hai phương pháp chưng cất nói trên cộng thêm hai yếu tố nữa là yêu cầu hơi nước không quá nóng và quá ẩm. Nếu quá nóng nó có thể phân hủy những cấu phần có độ sôi thấp, hoặc làm chất nạp khô quăn khiến hiện tượng thẩm thấu không xảy ra. Do đó trong thực hành, nếu dòng chảy của tinh dầu ngưng lại sớm quá, người ta phải chưng cất tiếp bằng hơi nước bão hòa trong một thời gian cho đến khi sự khuyếch tán hơi nước được tái lập lại , khi đó mới tiếp tục dùng lại hơi nước quá nhiệt. Còn trong trường hợp, hơi nước quá ẩm sẽ đưa đến hiện tượng ngưng tụ, phần chất nạp phía dưới sẽ bị ướt, trong trường hợp này người ta phải tháo nước ra bằng một van xả dưới đáy nồi. trong công nghiệp, hơi nước trước khi vào bình chưng cất phải đi ngang một bộ phận tách nước.

Với hơi nước có áp suất cao thường gây ra sự phân hủy quan trọng, nên tốt nhất là bắt đầu chưng cất với hơi nước ở áp suất thấp và cao dần cho đến khi kết thúc. Không có một quy tắc chung nào cho mọi loại nguyên liệu vì mỗi nguyên liệu đòi hỏi một kinh nghiệm và yêu cầu khác nhau.

Hiệu suất và chất lượng tinh dầu phụ thuộc vào đặc tính của tinh dầu và cách chọn phương phảp chưng cất. Thí dụ như tinh dầu hương bài, nếu chưng cất hơi nước ở áp suất thường thì thời gian kéo dài trên 12 giờ mà hiệu suất thu được chỉ khoảng 1, nhưng nếu chưng cất ở thiết bị có áp suất 4 -5atm thì hiệu suất thu được đạt 10 -12‰ và thời gian chưng cất chỉ còn 6 giờ. Thường thì các loại tinh dầu có tỉ trọng lớn hơn nước, khi chưng cất hơi nước trong thiết bị áp suất cao, cho hiệu suất ly trích cao trong thời gian chưng cất ngắn.

Phương pháp chưng cất hơi nước là gì?

Ưu điểm của phương pháp này:

- 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.

0

(0 đánh giá)