Tinh dầu là loại dầu thu được mùi hương, hương vị hoặc tinh chất nhất của thực vật. Trong hàng nghìn năm, chúng đã được sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ mục đích y học đến sử dụng trong mỹ phẩm.
Về cơ bản, tinh dầu là chất lỏng cô đặc được phân lập từ thực vật khi được đưa vào dung môi – chúng là phiên bản hóa lỏng của thực vật.
Có rất nhiều phương pháp chiết xuất tinh dầu hoặc chưng cất tinh dầu khác nhau được sử dụng để thu được dầu của chúng. Mỗi phương pháp áp dụng các mức nhiệt độ và áp suất khác nhau, những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của tinh dầu thu được.
Tùy thuộc vào loại tinh dầu được tạo ra, một số phương pháp chiết xuất tinh dầu phù hợp hơn với các loại thực vật và bộ phận thực vật nhất định. Ví dụ: chiết xuất bằng máy ép lạnh phù hợp để lấy tinh dầu từ các vỏ cam, vỏ bưởi, vỏ quýt.
Dưới đây là 7 phương pháp chiết xuất tinh dầu | chưng cất tinh dầu phổ biến bao gồm:
- Phương pháp chưng cất tinh dầu lôi cuốn bằng hơi nước (Steam Distillation).
- Phương pháp chưng cất hơi nước (Water Distillation).
- Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng dung môi (Solvent Extraction)
- Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng CO2 tới hạn (CO2 Extraction)
- Phương pháp ngâm chiết xuất tinh dầu (trích ly tinh dầu)
- Phương pháp tách hương liệu của hoa
- Phương áp ép lạnh.
Hãy cùng Art of Scent hiểu rõ 7 phương pháp chiết xuất và chưng cất tinh dầu này nhé.
Chiết xuất (tiếng anh là extraction), đây là một phương pháp nhằm lấy ra một phần từ nguyên liệu thô, thường bằng cách sử dụng một dung môi như ethanol hoặc nước. Chất chiết xuất có thể được bán dưới dạng ngâm trong rượu, cô đặc, tinh chất hoặc ở dạng bột.
Tinh dầu là chất lỏng cô đặc gồm các hỗn hợp phức tạp của các hợp chất dễ bay hơi và có thể được chiết xuất từ một số cơ quan thực vật. Tinh dầu là một tổ hợp hoàn chỉnh của các hợp chất sinh học có trong thực vật, có đặc tính chống oxy hóa và kháng khuẩn.
Tinh dầu khu trú trong nhiều bộ phận khác nhau của thực vật như: hoa, lá, thân, vỏ, rễ, quả,…
Tinh dầu không được tạo ra tự nhiên mà thay vào đó, chúng được chiết xuất từ nguyên liệu thực vật. Chiết xuất được sử dụng để thu được các thành phần hoạt chất quý giá của thực vật.
Về cơ bản, chúng là phiên bản hóa lỏng của thực vật và chúng cho phép các hợp chất có lợi của nó đi vào cơ thể của chúng ta nhanh hơn và hiệu quả so thông qua đường thở, đường bôi,…
Chiết xuất tinh dầu là phương pháp sử dụng dung môi để lấy tinh dầu ra khỏi các mô thực vật.
1. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước (Steam Distillation)
Chưng cất lôi cuốn hơi nước (tiếng anh là Steam Distillation) là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để chiết xuất và cô lập tinh dầu từ thực vật để sử dụng trong các sản phẩm tự nhiên. Điều này xảy ra khi hơi nước làm bay hơi các hợp chất dễ bay hơi của nguyên liệu thực vật, cuối cùng sẽ trải qua quá trình ngưng tụ và phân tách.
Quá trình chưng cất tinh dầu bằng hơi nước hoạt động ở nhiệt độ từ 140 đến 212 độ F (tương đương 60 – 100 độ C).
Nguyên lý quá trình chưng cất hơi nước:
- Một thùng chứa lớn thường được làm bằng thép không gỉ, chứa nguyên liệu thực vật có thêm hơi nước.
- Thông qua một cửa hút gió, hơi nước được bơm qua nguyên liệu thực vật có chứa các loại dầu mong muốn, mục đích là giải phóng các phân tử thơm của thực vật và biến chúng thành hơi.
- Các hợp chất thực vật bay hơi này đi đến bình ngưng tụ, và được làm mát để chuyển sang thể lỏng và chảy vào một thùng chứa khác, được gọi là bộ phân tách.
- Vì nước và dầu không trộn lẫn nên tinh dầu nổi trên mặt nước và được tách lấy ra.
- Một số loại tinh dầu nặng hơn nước, chẳng hạn như tinh dầu đinh hương, nên sẽ được lấy ra từ lớp dưới cùng của thiết bị phân tách.
2. Phương pháp chưng cất hơi nước (Water Distillation)
Phương pháp chưng cất hơi nước (tiếng anh là Water Distillation) để lấy tinh dầu có chút hơi khác biệt với phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ở chỗ thực vật được ngâm cùng với nước và được gia nhiệt để tinh dầu được tách ra và theo làn hơi nước qua bộ ngưng tụ.
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 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 hơn.
Phương pháp chưng cất hơi nước thường thích hợp để chiết xuất tinh dầu từ hoa hồng hoặc hoa cam. Nước tinh khiết giúp bảo vệ dầu chiết xuất khỏi quá nhiệt. Các chất lỏng ngưng tụ và tách lớp tinh dầu. Phần nước còn lại, đôi khi có thể có mùi thơm, được gọi bằng một số tên như hydrolate, hydrosol, nước thảo mộc, nước tinh chất, nước hoa hoặc nước cất thảo dược.
3. Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng dung môi (Solvent Extraction)
Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng dung môi (tiếng anh là Solvent Extraction) sử dụng các dung môi thứ cấp như ethanol, benzen, dimethyl hoặc hexane để cô lập tinh dầu từ nguyên liệu thực vật. Nó phù hợp nhất cho các nguyên liệu thực vật tạo ra lượng tinh dầu thấp, phần lớn là nhựa hoặc là các chất thơm quý không thể chịu được áp suất và nhiệt độ của quá trình chưng cất tinh dầu bằng lôi cuốn hơi nước.
Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng dung môi cho cho ra tinh dầu có hương thơm nhẹ và tinh tế hơn bất kỳ loại phương pháp chưng cất nào khác. Mùi hương của nó tươi sáng hơn và được nhiều người làm nước hoa yêu thích. Điều này càng làm tăng thêm sức hấp dẫn của nó đối với một số ứng dụng nhất định như điều chế nước hoa và mỹ phẩm cao cấp.
Trong quá trình chiết xuất tinh dầu bằng dung môi, các nguyên liệu thực vật được bao phủ bởi một dung môi và hòa tan vào đó. Sau khi dung môi hấp thụ tinh dầu từ thực vật, phần chiết xuất thu được sẽ bay hơi và để lại dầu thực vật.
Về mặt kỹ thuật, dầu này được gọi là dầu tuyệt đối (absolute oil), không phải là tinh dầu. Đây là một hợp chất thơm đậm đặc gần giống với mùi thơm tự nhiên của thực vật. Ngoài ra, nó có màu sắc sống động hơn tinh dầu.
Như vậy, phương pháp chiết xuất dung môi thường được sử dụng để tạo chiết xuất cho các ứng dụng nước hoa hoặc mỹ phẩm. Nhược điểm chính của loại phương pháp chiết xuất bằng dung môi này là nguy cơ có một lượng nhỏ dung môi không được bay hơi hoàn toàn. Do đó, một lượng nhỏ hóa chất mạnh có thể tồn tại ở dạng tuyệt đối cuối cùng và có thể gây kích ứng khi sử dụng.
Thông qua quá trình này, các nguyên liệu thực vật không bay hơi như sáp và chất màu vô cơ (pigment), cũng được chiết xuất và đôi khi được loại bỏ thông qua các quy trình khác.
Khi nguyên liệu thực vật đã được xử lý bằng dung môi (solvent), nó sẽ tạo ra một hợp chất thơm dạng sáp rắn gọi là “concrete”. Khi bạn đem các concrete này hòa tan với rượu (hoặc ethanol hoặc cồn cao độ), các hạt dầu được giải phóng.
Chúng ta cũng có thể phân loại dung môi trên cơ sở thành phần hóa học của chúng. Có hai loại dung môi đó là dung môi hữu cơ và dung môi vô cơ.
- Dung môi vô cơ là những dung môi không chứa carbon như nước. Còn dung môi hữu cơ là những dung môi có chứa carbon và oxy trong thành phần của chúng như rượu, ete glycol.
- Dung môi hydrocarbon chỉ chứa carbon và hydro như xăng, benzen, toluen, hexan,…
- Dung môi halogen hóa là những dung môi mà trong thành phần của nó có chứa halogen như clo (Cl), flo (F), brom (Br) hoặc iốt (I) như carbon tetrachloride, chloroform và chlorofluorocarbons (CFC).
4. Phương pháp chiết xuất bằng CO2 tới hạn (CO2 Extraction)
Tinh dầu được sản xuất từ quá trình chiết xuất thảo mộc bằng CO2 siêu tới hạn (tiếng anh là CO2 Extraction) có thể được sử dụng trong liệu pháp mùi hương và nước hoa tự nhiên như những loại tinh dầu được sản xuất bằng phương pháp chưng cất hơi nước.
Điểm khác biệt của phương pháp này so với các phương pháp chiết xuất truyền thống là sử dụng CO2 làm dung môi.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp chiết xuất bằng CO2 tới hạn:
- Khí CO2 được điều áp cho đến khi nó đạt được trạng thái siêu tới hạn và hóa lỏng.
- Ở trạng thái này, nó được bơm vào một buồng chứa đầy chất thực vật.
- Khi ở trạng thái lỏng, CO2 hoạt động như một dung môi trên thực vật tự nhiên, kéo dầu và các chất khác như chất màu vô cơ (pigment) và nhựa ra khỏi thực vật. Hàm lượng tinh dầu sau đó hòa tan vào CO2 lỏng.
- Khi CO2 lỏng đã hấp thụ tinh dầu, dịch chiết được đưa trở lại áp suất tự nhiên và CO2 bay hơi trở lại trạng thái khí, để lại tinh dầu.
- Kết quả là: không có bất kỳ dung môi còn lại nào còn sót lại trong tinh dầu được chiết xuất.
Ưu điểm của phương pháp chiết xuất bằng CO2 tới hạn:
- Khí CO2 không màu, không mùi, không vị và không độc hại; nó sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu thu được và có thể được loại bỏ dễ dàng và hoàn toàn bằng cách giảm áp suất trong buồng chiết.
- Việc không sử dụng các dung môi có khả năng gây hại trong quá trình chiết xuất C02 có nghĩa là cơ thể con người cũng như môi trường đều không bị ô nhiễm.
- Chất lượng tinh dầu trong phương pháp chiết xuất bằng CO2 tới hạn không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ như phương pháp chưng cất hơi nước. Bởi quá trình chiết xuất CO2 siêu tới hạn hoạt động ở nhiệt độ từ 95 – 100 độ F (tương đượng 35 – 37.8 độ C).
- Điều này đồng nghĩa với việc các thành phần quý có trong tinh dầu thực vật sẽ không bị hư hại trong quá trình sản xuất bằng phương pháp chiết xuất CO2 tới hạn, từ đó chất lượng và mùi hương tinh dầu là cao nhất vì nó chứa đầy đủ các hợp chất thơm của thực vật hơn.
- Nếu so với phương pháp chiết xuất bằng dung môi truyền thống, thì không có dư lượng nào được để lại, điều này làm cho tinh dầu thu được tinh khiết hơn và an toàn hơn khi sử dụng.
Nhược điểm của phương pháp chiết xuất bằng CO2 tới hạn:
- Tuy nhiên, do quá trình chiết xuất CO2 diễn ra trong một buồng kín hoàn toàn nên nó thu hồi toàn bộ dầu từ nguyên liệu thực vật, bao gồm cả dư lượng thuốc trừ sâu. Do đó, tinh dầu thu được có thể chứa một lượng thuốc trừ sâu lớn hơn so với các phương pháp chiết xuất thông thường khác.
5. Phương pháp chiết ngâm dầm (Maceration)
Trong phương pháp này, dầu nền được sử dụng làm dung môi để chiết xuất các đặc tính trị liệu từ nguyên liệu thực vật.
Lợi ích của dầu ngâm so với dầu chưng cất là tinh chất của thực vật được thu giữ nguyên nhiều hơn trong dầu, bởi vì nó thu được các phân tử thực vật nặng hơn, lớn hơn so với các phân tử được thu giữ trong quá trình chưng cất.
Để chất lượng dầu ngâm là tốt nhất, bạn cần phải làm khô hoàn toàn nguyên liệu thực vật trước khi ngâm với dầu nền. Bởi vì bất kỳ độ ẩm nào tồn tại trong dầu ngâm sẽ làm dầu bị ôi và vi kích thích sinh vật phát triển.
Để hạn chế điều này, bạn cần thêm 5% dầu Vitamin E hoặc dầu Wheatgerm (có nhiều Vitamin E) sẽ ngăn ngừa ôi thiu.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp chiết ngâm dầm:
- Nguyên liệu thực vật được cắt nhỏ, hoặc nghiền thành bột thô vừa phải.
- Nguyên liệu thực vật được đặt trong một bình kín.
- Dầu nền được thêm vào.
- Hỗn hợp này được để yên trong 1 tuần và thỉnh thoảng lắc đều.
- Chất lỏng sau đó được lọc lại.
- Thông thường dầu chiết ngâm này có thời hạn sử dụng khoảng 6 tháng.
6. Phương pháp tách hương liệu của hoa (Enfleurage)
Phương pháp Enfleurage hay còn gọi là phương pháp tách hương liệu của hoa.
Đây là một trong những phương pháp chiết xuất tinh dầu lâu đời nhất thế giới, bắt nguồn từ vùng Grasse, miền Nam nước Pháp, được sử dụng cho hoa, giúp cho chúng vẫn giữ được hương thơm sau khi đã thu hoạch.
Ngày này, phương pháp chiết xuất tinh dầu này không còn được thực hiện nhiều nữa.
Dung môi được sử dụng trong phương pháp này là chất béo có nguồn gốc thực vật hoặc động vật. Trong đó chất béo động vật có khả năng hấp thụ cao
Chất béo sẽ ngấm vào hoa và hòa tan các hợp chất tạo hương thơm của hoa. Các chất béo được sử dụng là không mùi và ở trạng thái rắn tại nhiệt độ phòng.
Quá trình chiết tách chất béo của phương pháp enfleurage có thể được thực hiện nóng hoặc lạnh. Trong cả hai trường hợp này, chất béo bão hòa với hương thơm thu được, được gọi là pomade enfleurage.
Quá trình Enfleurage lạnh
- Mỡ động vật hoặc thực vật có độ tinh khiết cao và không mùi, thường là mỡ lợn hoặc mỡ động vật, được trải ra trên các tấm kính của khung kính.
- Những cánh hoa tươi hoặc cả bông hoa tươi sau đó được đặt lên trên lớp mỡ này và ép vào trong.
- Chúng được để yên trong 1-3 ngày hoặc vài tuần tùy thuộc vào loại hoa được sử dụng.
- Trong thời gian này, mùi hương của chúng ngấm vào mỡ.
- Các cánh hoa suy tàn sẽ được thay thế.
- Các quá trình này được lặp đi lặp lại cho đến khi chất béo đạt đến độ bão hòa mong muốn.
- Sản phẩm cuối cùng là sáp thơm enfleurage (enfleurage pomade) bao gồm: chất béo và dầu thơm. Chất này được rửa bằng cồn để tách chiết xuất thực vật khỏi chất béo còn lại, được sử dụng để làm xà phòng. Khi rượu bay hơi khỏi hỗn hợp này, để lại dầu tuyệt đối (absolute oil).
Quá trình Enfleurage nóng
- Tương tự như quá trình enfleurage lạnh.
- Sự khác biệt duy nhất trong quá trình này là chất béo được làm nóng.
7. Phương áp ép lạnh (Cold Press Extraction)
Đây là phương pháp thường được sử dụng để tác dầu từ vỏ các loại trái cây nhóm cam quýt như vỏ cam, vỏ quýt, vỏ bưởi,…
Ngày xưa, người ta thường ngâm vỏ cam quýt trong nước ấm, sau đó dùng miếng bọt biển bóp chúng bằng tay cho đến khi các tuyến dầu vỡ ra.
Còn ngày nay, toàn bộ quá trình được thực hiện cơ học bằng cách sử dụng một thiết bị chọc thủng vỏ cam quýt để các túi dầu ở mặt dưới của vỏ trái cây vỡ ra. Tinh dầu và nước, một ít phần bả của vỏ sẽ chảy xuống khu vực chứa của thiết bị.
Hỗn hợp này sau đó sẽ được quay ly tâm để lọc chất rắn ra khỏi chất lỏng, và được chuyển vào một thùng chứa khác.