Ưu nhược điểm một số phương pháp chiết xuất tinh dầu

Có rất nhiều phương pháp chiết xuất tinh dầu từ các loại thảo mộc như: phương pháp ép lạnh (cold-pressed), phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước (hydro-distillation), phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước (steam distillation), phương pháp chưng cất bằng nước có sự hỗ trợ vi sóng (microwave assisted distillation), và phương pháp carbondioxide siêu tới hạn (supercritical extraction).

0. Phương pháp thẩm tách sử dụng mỡ động vật - nó được gọi là Enfleurage Essential Oils (dùng để lấy tinh dầu hoa). 

Ưu điểm: phương pháp này thu được tinh dầu có chất lượng rất cao. 

Nhược điểm: Phương pháp này có giá thành cao, khó thực hiện trên quy mô lớn vì cần nhiều nhân công và khó thực hiện.  

Trích ly tinh dầu hoa tại Pháp vào thế kỳ 19

Dụng cụ sử dụng trong phương pháp thẩm tách

1. Phương pháp trích ly  sử dụng dung môi hữu cơ 

Phương pháp này phân tách được tinh dầu dựa vào tính chất tinh dầu tan tốt trong các dung môi không phân cực (thường sử dụng dung môi là các hydrocarbon như n-hexane, có nhiệt độ sôi thấp để dễ loại bỏ) . (Maceration - extraction)

Ưu điểm: Phương pháp này sử dụng ở điều kiện nhiệt độ phòng, do đó tinh dầu sẽ không bị biến tính. 

Nhược điểm: (1) Do sử dụng dung môi hữu cơ nên cần thêm một bước loại dung môi ở điều kiện chân không  (thường sử dụng máy cô quay chân không - giá khoảng 90-150tr) nên tăng chi phí về mặt thiết bị. (2)Nếu quá trình sau không loại hết dung môi ra khỏi sản phẩm thì sẽ ảnh hưởng rất nhiều tới chất lượng sản phẩm và một số loại dung môi độc đối với người sử dụng và ảnh hưởng tới môi trường. 

2. Phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước

Thiết bị cho phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước

Đây là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất và cũng cổ xưa nhất (có từ khoảng 5000 năm trước). Nó có thể được sử dụng để chiết xuất hầu hết các loại tinh dầu. Nguyên lý cơ bản là hỗn hợp nhiều cấu tử không tan lẫn thì có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của các cấu tử thành phần. 

Thông thường tinh dầu có nhiệt độ sôi khá cao, ví dụ như Cineol thành phần chính có trong rất nhiều loại tinh dầu như khuynh diệp, tràm gió, ... có nhiệt độ sôi là 176.4oC. Tuy nhiên, do nó không tan trong nước nên nó sẽ tạo thành một hỗn hợp hai chất lỏng không tan và hỗn hợp này có nhiệt độ sôi nhỏ hơn 100oC (nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện bình thường). Do nó không tan trong nước và nhẹ hơn nước nên sau khi ngưng tụ hỗn hợp nước và tinh dầu sẽ tách thành hai lớp và có thể phân tách được bằng phương pháp chiết. 

Phễu chiết tinh dầu, phần màu vàng trên là tinh dầu sả

3. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Về mặt nguyên lý, đây là phương pháp gần giống với chưng cất trực tiếp bằng nước. Với nguồn hơi riêng và hơi nước tiếp xúc với nguyên liệu lôi cuốn tinh dầu đi theo và chuyển sang dạng lỏng bên bộ phận ngưng tụ và làm lạnh.

Ưu điểm: (1) Cả hai phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước và chưng cất lôi cuốn hơi nước đều có ưu điểm là có thể triển khai dễ dàng tại mọi điều kiện, thiết bị dễ chế tạo và vận hành đơn giản; giá thành rẻ. (2) Có thể sử dụng nhiều loại nguồn nhiệt khác nhau như điện, đốt củi, than, ... một cách trực tiếp hoặc gián tiếp.

Nhược điểm: (1) Hai phương pháp này được chứng mình là không thích hợp cho một số loại tinh dầu có thành phần dễ biến tính ở nhiệt độ cao (sẽ được trình bày ở bài sau). (2) Nó cũng bị cho rằng tiêu tốn rất nhiều năng lượng (năng lượng tốn cho quá trình hóa hơi nước, cần 2300kJ/1kg) tương ứng lại cần một lượng nước rất lớn để làm nguội). Thời gian chưng cất thường khá lâu 4h-6h.

4. Phương pháp chưng cất có sự hỗ trợ vi sóng

Phương pháp microwave assisted distillation

Đây cũng là phương pháp giống với hai phương pháp trên, chỉ khác biệt là nguồn cung cấp năng lượng là dạng vi sóng (sóng có bước sóng ngắn). 

Ưu điểm: phương pháp này cho hiệu suất cao nhất trong thời gian ngắn nhất (khoảng 30 -45 phút). 

Nhược điểm: Phương pháp này khó triển khai trên quy mô lớn vì chi phí cao và thiết bị khó scale up.

Ngoài chưng cất trực tiếp bằng nước có sự hỗ trợ của vi sóng, thì còn có một số phương pháp khác như: Insitu microwave generated hydrodistillation, mcrowave steam distillation, microwave hydrodiffusion and gravity, ngoài ra, phương pháp sử dụng hỗ trợ của sóng siêu âm cũng đã và đang được nghiên cứu để có thể triển khai trên quy mô công nghiệp.

5. Phương pháp ép lạnh

Phương pháp ép lạnh

Phương pháp ép lạnh là phương pháp thường được sử dụng cho các nguồn nguyên liệu tinh dầu có chứa tinh dầu trong các túi tinh dầu, hàm lượng tinh dầu cao, dễ bị ép bể như bưởi, cam. 

Ưu điểm: Phương pháp này cũng cho ra tinh dầu nguyên chất, giá thành sản xuất rẻ.

Nhược điểm: (1) Phương pháp này lẫn màu và mùi của nguyên liệu (phần không phải tinh dầu), không thể thực hiện được với các loại tinh dầu trong gỗ, hoa, ... (2) không thích hợp cho các nguồn nguyên liệu không đảm bảo an toàn vì toàn bộ các chất hóa học tan trong dầu cũng sẽ được lấy vào.

6. Phương pháp trích ly bằng dung môi siêu tới hạn

Phương pháp CO2 siêu tới hạn

Đây là phương pháp tiến tiến nhất hiện nay, nó cho tinh dầu chất lượng cao, loại bỏ được nhiều tạp chất, và thường sử dụng CO2 siêu tới hạn (ở nhiệt đô khoảng 35oC) 
Ưu điểm: (1)tinh dầu không bị biến tính, (2) dễ dàng tách ra khỏi dung môi hoàn toàn
Nhược điểm: (1)Nhưng hệ thống phức tạp, giá thành tinh dầu gấp rất nhiều lần các loại tinh dầu được chiết xuất bằng các phương pháp khác. (2) Theo các thực nghiệm bằng phương pháp này các chất như nhựa, sáp béo cũng bị lôi cuốn theo chứ không riêng chỉ có tinh dầu.