: Tìm hiểu về các phương pháp chiết xuất dầu từ bã cà phê

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
POLYME – COMPOSITE VÀ GIẤY
----- 

    - ----

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH POLYME
Đề tài: Tìm hiểu về các phƣơng pháp chiết xuất dầu từ
bã cà phê
Sinh viên thực hiện:

Trần Thị Kim Quy

Mã số sinh viên:

20191043

Giáo viên hướng dẫn: TS. Vũ Minh Đức

Hà Nội, 2023


DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG
Hình 1.1
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 3.1

Một số loại dầu thực vật
Thành phần axit béo của các loại dầu thực vật
Đặc trưng lý học của các loại dầu thực vật
Tổng sản lượng dầu thực vật tinh luyện qua các năm
Tiêu thụ dầu thực vật tại Việt Nam
Sản lượng dầu thô từ chiết xuất Soxhlet, chiết xuất
dung môi tăng tốc và chiết xuất CO 2 siêu tới

2

Trang 3
Trang 7
Trang 8
Trang 8
Trang 9
Trang 10


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH......................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................2
Phần 1: Giới thiệu về dầu thực
vật......................................................................3
1.1 Khái niệm....................................................................................................3
1.2 Thành phần hóa học của dầu thực vật……………………………………..3
1.3 Phân loại dầu thưc vật……………………………………………………..4
1.4 Các chỉ số quan trọng của dầu thực vật…………………………………...9
1.5 Tình hình tiêu thụ và sản xuất của dầu thực vật………………………....10
1.6 Ứng dụng của dầu thực vật……………………………………………....12

Phần 2: Giới thiệu về dầu bã cà phê………....
……………………………......14
2.1 Xuất xứ cây cà phê……………………………………………………....14
2.2 Nguồn gốc cây cà phê ở Việt Nam……………………………………....14
2.3 Đặc điểm sinh thái của cây cà phê……………………………………….15
2.4 Thời gian sinh trưởng và cho thu hoạch…………………………………16

Phần 3: Các phƣơng pháp chiết xuất dầu từ hạt cà phê và
bã 3cà
phê...........18
.1 Phương pháp chiết xuất dầu từ hạt cà phê ................................................18
3.2 Các phương pháp chiết xuất dầu từ bã cà phê...........................................18
3.2.1 Phương pháp chiết xuất bằng dung môi .............................................18
3.2.2 Phương pháp chiết xuất Soxhlet.........................................................19
3.2.3 Phương pháp chiết xuất siêu tới hạn....................................................20
3.2.4 So sánh kỹ thuật chiết Soxhlet, chiết bằng dung môi và chiết……...20
3.3 Một số phương pháp chiết xuất khác…………………………………….21
3.3.1 Phương pháp chiết vi sóng (MAE)………………………………….22
3.3.2 Phương pháp chiết xuất dung môi gia tốc (ASE)…………………...22
3.3.3 Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE)…………………..22

KẾT LUẬN……………………………………………………………………...23
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………...24
3


LỜI MỞ
Trong nhiều năm gần ĐẦU
đây, các vấn đề liên quan đến chất thải polyme và tổ

hợp của nó ngày càng trầm trọng hơn. Polyme thông thường được lấy từ nhiên liệu
hóa thạch và nhìn chung chúng thường phải mất thời gian rất dài tới hàng nghìn
năm để phân hủy. Xã hội của chúng ta ngày càng nhạy cảm hơn nhiều về môi
trường và các vấn đề như cạn kiệt xăng dầu, phát triển bền vững, quản lý chất thải
và các vấn đề liên quan đang ngày càng được quan tâm.
Vì những lý do này, nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực polyme thân thiện
với môi trường và vật liệu tổ hợp của chúng ta đã được quan tâm trong thập kỷ
qua. Các polyme này có thể từ các nguồn tài nguyên tái tạo như polyethylenbioPE, polyamitbioPA, polycarbonate-bioPC… và polyme có nguồn gốc từ dầu mỏ
có thể phân hủy, chẳng hạn như poly e-caprolactone-PCL, polyvinyl alcohol-PVA,
polyglycolic acidPGA, polybutylen succinate-PBS và các chất đồng trùng hợp.
Dầu thảo mộc epoxy hóa khơng chỉ có nguồn gốc tái tạo và có thể tự phân
hủy trong mơi trường, mà cịn được quan tâm nhiều do hoạt tính cao của vịng
oxyran nên dầu epoxy hóa có thể đóng vai trị như ngun liệu thơ trong tổng hợp
các hợp chất hữu cơ khác như polyol, glycol, polyuretan, các hợp chất cacbonyl
hoặc dùng làm chất bôi trơn, chất hóa dẻo trong gia cơng polyme nhiệt dẻo cũng
như làm tăng độ bền dai cho nhựa nhiệt rắn hoặc làm nhựa nền cho vật liệu polyme
compozit… Vì vậy, epoxy hóa dầu thảo mộc đã và đang được nghiên cứu rất nhiều,
đặc biệt là ở các nước tiên tiến trên thế giới. Cây cà phê là loài cây được trồng khá
phổ biến ở nhiều nước trên thế giới bởi những cơng dụng và ưu điểm của nó mang
lại. Dầu chiết từ bã cà phê được đánh giá là nguồn nguyên liệu cho việc epoxy hóa
tạo thành polymer sinh học, bền, phù hợp với nhiều ứng dụng và thân thiện với
môi trường. Do đó, thay vì vứt bỏ ra trường như trước đây, bã cà phê ngày càng
được nhiều cơ sở sản xuất tận dụng để khai thác dầu bã cà phê. Vì vậy “Tìm hiểu
các phương pháp chiết xuất dầu từ bã cà phê” là đề tài mà em lựa chọn để tìm hiểu.

4


PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ DẦU THỰC
VẬT

1.1. Khái niệm

Dầu thực vật là loại dầu được chiết xuất, chưng cất và tinh chế từ thực vật
(một số bộ phận thường được sử dụng để chiết xuất dầu như: hạt, lá, củ, quả).
Hiện nay dầu thực vật thường tồn tại ở hai dạng đó là: dầu chưa tinh tế
(nguyên bản) và dầu tinh chế. Trong đó dầu chưa tinh chế được ép trực tiếp từ
nguyên liệu thực vật (đa phần được gọi là dầu ép lạnh), thường được khuyên dùng
do mức độ hiệu quả cao bởi nó cịn chứa tất cả dinh dưỡng, vitamin... từ nguyên
liệu, nhưng thời gian bảo quản sẽ ngắn hơn. Còn dầu tinh chế là dầu đã được xử lý
(có thể là xử lý nhiệt) giúp tăng thời gian lưu trữ, nhưng một số vitamin, dinh
dường đã bị mất đi hoặc giảm, khiến cho cơng dụng của nó khơng bằng với dầu
chưa tinh chế [1].

Hình 1.1. Một số loại dầu thực vật

1.2. Thành phần hóa học của dầu
thực vật

Các loại dầu khác nhau thì có thành phần hố học khác nhau. Tuy nhiên,
thành phần chủ yếu của dầu thực vật là các glyxerit, nó là este tạo thành từ axit béo
có phân tử lượng cao và glyxerin (chiếm 95-97%). Công thức cấu tạo chung là:

5


R1, R2, R3 là các gốc hydrocacbua của axit béo, khi chúng có cấu tạo giống nhau
thì gọi là glyxerit đồng nhất, nếu khác nhau thì gọi là glyxerit hỗn tạp. Các gốc R
có chứa từ 8 đến 22 nguyên tử cacbon. Đại bộ phận dầu thực vật có thành phần
glyxerit hỗn tạp.
Thành phần khác nhau của dầu thực vật là các axit béo. Các axit béo có

trong dầu thực vật đại bộ phận ở dạng kết hợp trong glyxerit và một lượng nhỏ ở
trạng thái tự do.
Thường axit béo sinh ra từ dầu mỡ có thể vào khoảng 95% so với trọng
lượng dầu mỡ ban đầu. Về cấu tạo, axit béo là những axit cacboxylic mạch thẳng
có cấu tạo khoảng 6-30 nguyên tử cacbon. Các axit lúc này có thể no hoặc khơng no.
Thành phần các axit béo có trong dầu thực vật của một số loại dầu thực vật được
thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần axit béo của các loại dầu thực vật
Loại
dầu

C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 Khác
(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

Dầu
bông
Dầu
hƣớng

dƣơng
Dầu

28.7

0

0.9

13.0

57.4

0

0

6.4

0.1

2.9

17.7

72.9

0

0

42.6

0.3

4.4

40.5

10.1

0.2

1.1

3.1

4.9

1.3

cọ

1.1
13.9

0.3

2.1
2.4

3.0

6

89.9
0


các chất sáp, chất nhựa, chất nhờn, các chất màu, các chất gây mùi, các tiền tố và
sinh tố…

1.3. Phân loại dầu
thực vật

- Dầu và chất béo chiết xuất từ thực vật, thường là hỗn hợp các triglyxerit được
chiết xuất từ thân, hạt hoặc cùi quả của một số loại cây có dầu như dừa, hướng
dương, thầu dầu... Dầu và chất béo chiết xuất từ thực vật bao gồm dạng lỏng như
dầu canola,
dạng rắn như bơ cacao. Dầu và chất béo chiết xuất từ thực vật được dùng làm thức
ăn hoặc phục vụ trong công nghiệp, hoặc dùng để vẽ.
Tinh dầu, một loại hợp chất thơm dễ bay hơi và tinh khiết, được sử dụng
làm hương liệu, chăm sóc sức khỏe, ví dụ tinh dầu hoa hồng.
-

-

Dầu ngâm, loại dầu được thêm các chất khác vào, ví dụ như quả ôliu.

Dầu và chất béo được hyđrô hóa, bao gồm hỗn hợp các triglyxerit được
hyđrơ hóa ở nhiệt độ và áp suất cao. Hyđro liên kết với triglyxerit làm tăng phân tử

khối. Dầu và chất béo được hyđrơ hóa được tăng thêm khả năng chống oxy hóa (ơi,
thiu), hoặc tăng thêm độ quánh nhớt hay nhiệt độ nóng chảy [1] .
-

Các đặc trưng lý học của dầu thực vật được trình bày trong bảng 2:
Bảng 1.2. Đặc trưng lý học của các loại dầu thực vật
Tính
chất

7


Nhiệt
trị
(MJ/kg)

37,5

39,5

37,6

39,6

39,6

 Tính chất hóa

học:
Thành phần hóa học của dầu thực vật chủ yếu là este của axit béo với

glyxerin do vậy chúng có đầy đủ tính chất của một este:
- Phản ứng xà phịng hóa:

C 3 H 5 (COOR)3 + 3H2 O ↔ 3RCOOH + C3 H5 (OH)3
Phản ứng qua các giai đoạn trung gian tạo thành các diglyxerit và
monoglyxerit. Nếu trong q trình thuỷ phân có mặt các loại kiềm (NaOH, KOH),
thì sau quá trình thủy phân, axit béo sẽ tác dụng với kiềm tạo thành xà phòng:

8


C 3 H 5 (COOR)3 + 3CH3 OH ↔ 3RCOOCH3 + C H (OH)
3 5
3
Phản ứng này có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng
các alkyl este axit béo làm nhiên liệu sinh học nên góp phần làm giảm lượng khí
thải độc hại ra môi trường, đồng thời cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng
trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm và vật dụng, sản xuất nitro glyxerin làm
thuốc nổ.
- Phản ứng trao đổi este:

Dầu thực vật có chứa nhiều các loại axit béo khơng no dễ bị oxi hố,
thường xảy ra ở nối đôi trong mạch cacbon. Tuỳ thuộc vào bản chất của chất oxi
hoá và điều kiện phản ứng mà tạo ra các sản phẩm oxi hố khơng hồn tồn như
peroxit hoặc các sản phẩm đứt mạch có phân tử lượng bé. Dầu thực vật tiếp xúc với
khơng khí có thể xảy ra q trình oxi hố làm biến chất dầu mỡ.
- Phản ứng trùng hợp:

Dầu mỡ có chứa nhiều axit không no dễ phát sinh phản ứng trùng hợp tạo
ra các hợp chất cao phân tử.

1.4. Các chỉ số quan trọng của dầu
thực vật

Để biểu thị phần nào tính chất và cấu tạo của từng loại dầu, người ta đưa ra
một số chỉ tiêu quy định cho dầu thực vật. Những tính chất này có thể sơ bộ giúp
đánh giá phẩm chất của dầu mỡ, đồng thời giúp tính tốn trong q trình sản xuất
được thuận lợi.
Chỉ số xà phịng hóa: là số mg KOH cần thiết để trung hồ và xà phịng hóa
hồn tồn 1g dầu. Thơng thường, dầu thực vật có chỉ số xà phịng hố khoảng
170260. Chỉ số này càng cao thì dầu càng chứa nhiều axit béo phân tử lượng thấp
và ngược lại.
-

9


Chỉ số iot: là số gam iot tác dụng với 100g dầu mỡ (Is). Chỉ số iot biểu thị mức
độ không no của dầu mỡ, chỉ số này càng cao thì mức độ khơng no càng lớn và
ngược lại.

1.5. Tình hình sản xuất và tiêu thụ
dầu thực vật
1.5.1 Trên thế
giới

Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ USDA đã dự báo, sản lượng dầu thực vật thế
giới năm 2018 có thể tăng hơn 3% so với năm trước lên mức cao kỷ lục là 204
triệu tấn trên toàn thế giới. Bên cạnh đó nguồn cung cấp dầu cọ và dầu đậu nành có
thể tăng mạnh.

Dầu cọ, đậu nành, dầu hạt cải và dầu hướng dương chiếm khoảng 87% trong
số đó. Dầu đậu nành dự kiến sẽ tăng trưởng mạnh nhất ở mức 5%. Sự phát triển
này được hưởng lợi từ nguồn cung cấp nguyên liệu dồi dào từ vụ thu hoạch đậu
nành bội thu năm 2018 ở Brazil và Mỹ và nhu cầu thế giới tiếp tục tăng đối với các
sản phẩm đậu tương chế biến. Điều kiện phát triển thuận lợi ở Đông Nam Á và
năng suất cao đáng ngạc nhiên trên các đồn điền dầu cọ được cho là đã dẫn đến
mức tăng 4,5% so với niên vụ 2017 lên 72,8 triệu tấn.

1.5.2 Ở Việt
Nam

Các nhà sản xuất và thương nhân trong nước dự báo sản lượng dầu thực vật
trong nước năm 2012 sẽ tăng khoảng 7% lên 800.000 tấn, phần lớn là do việc 2
nhà máy ép dầu – Bunge và Quang Minh – đã đi vào hoạt động từ giữa năm 2011
và ước tính sản lượng dầu nành từ hai nhà máy này trong năm 2011 là 124.000 tấn
(bao gồm cả dầu thô và dầu tinh luyện).
Năm 2012, nhà máy Bunge Việt Nam đã có kế hoạch nâng sản lượng lên
khoảng 170.000 tấn và nhà máy Quang Minh có kế hoạch sản xuất khoảng 60.000
tấn. Tổng sản lượng dầu đạu nành năm 2012 khoảng 230.000 tấn, tăng 84% so với
năm 2011 và năm 2013 là 270.000 tấn.
Theo Bộ Cơng Thương, cả nước hiện có 35 doanh nghiệp cung cấp các sản
phẩm dầu thực vật. Theo Quy hoạch phát triển ngành dầu thực vật Việt Nam đến
10


năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025 của Chính phủ, đến năm 2020, sản lượng dầu
tinh luyện sẽ là 1.587 nghìn tấn và sản lượng dầu thơ sẽ là 370.000 tấn. Việt Nam
cũng có kế hoạch phát triển các giống cây mới nhằm đáp ứng nhu cầu của ngành
dầu thực vật trong nước. Theo đó sẽ mở rộng diện tích gieo trồng các loại cây như
đậu tương, lạc, vừng, dừa, hướng dương và cám gạo.

Bộ Công Thương và Bộ NN&PTNT được giao phát triển một kế hoạch và
chính sách tổng thể về sản xuất các loại cây hạt có dầu như đậu tương, lạc, vừng…
Nơng dân được khuyến khích sử dụng các giống mới, đặc biệt là các giống công
nghệ sinh học, cho hoạt động sản xuất hàng loạt nhằm đáp ứng đủ nhu cầu trong
nước [3].
Do vậy, sản lượng dầu thực vật tinh luyện trong năm 2011 vào khoảng
750.000 tấn (bảng 1.3), tăng 7,1% so với cùng kỳ năm 2010 [3] .
Bảng 1.3. Tổng sản lượng dầu thực vật tinh luyện qua các năm [3]
Năm

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2015 2020

Tổng sản lƣợng
dầu
thực vật tinh luyện 535 592,4
750 800 1138 1587
588,5 700
(nghìn tấn)
Các nhà sản xuất trong nước ước tính năm 2011 tiêu thụ dầu thực vật nước
ta vào khoảng 695.000 tấn. Mặc dù khơng có số liệu chính thức về tiêu thụ dầu
thực vật theo đầu người, nhưng tổ chức USDA dự báo trong vòng 15 năm tới nhu
cầu về dầu thực vật trong nước sẽ tăng mạnh do nền kinh tế tăng trưởng nhanh và
phát triển ổn định (GDP tăng 6,78% năm 2010 và tăng 5,89% năm 2011, dự báo
năm 2012 tằng 6- 6,5%) và chiến dịch marketing rầm rộ về việc thay thế mỡ động
vật bằng dầu thực vật để bảo vệ sức khỏe của các nhà sản xuất [3] .
Viện Nghiên cứu chiến lược, chính sách cơng nghiệp (IPSI) ước tính tiêu thụ
dầu thực vật trên đầu người năm 2011 vào khoảng từ 7,3 – 8,3kg/người. Tuy nhiên,
con số này vẫn còn khá xa so với khuyến nghị của Tổ chức Y tế thế giới
(13,5kg/người/năm). Các nhà sản xuất trong nước dự báo tiêu thụ dầu thực vật trên
đầu người nước ta năm 2015 sẽ tăng ở mức 14,5kg/người/năm [3]

11


Bảng 1.4. Tiêu thụ dầu thực vật tại Việt Nam [3]
2005
Tổng tiêu thụ dầu
thực312
vật trong nƣớc
(Nghìn
Tiêu
tấn) thụ dầu thực
vật3,75
trên đầu
ngƣờ
(Kg/ngƣời/ i
năm)

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2015
346 557

607

660

690

725

1200

4,12 6,54 7,04 7,6

7,8

7,9

14,5

1.6. Ứng dụng của dầu
thực vật

Dầu thực vật là sản phẩm quá quen thuộc với mỗi người bởi nó chứa nhóm
dinh dưỡng thiết yếu là chất béo, nó xuất hiện hầu như trong mỗi bữa ăn của chúng
ta. Trung bình 100g dầu thực vật chứa đến 884 calo. Các loại dầu khác nhau có
thành phần dinh dưỡng khác nhau. Tuy nhiên, chúng vẫn sẽ chứa các vitamin,
khoáng chất phổ biến như: vitamin E (Tocopherol); axit béo omega-3 và omega-6;
chất béo khơng bão hịa đơn và khơng bão hịa đa; chất béo bão hịa. Vì vậy dầu
thực vật được ứng dụng rất rộng rãi trong trong đời sống hằng, vì chúng mang một
số lợi ích sau:
-

Thúc đầy tăng trưởng tế bào
Ngăn ngừa tim mạch
Tăng mùi vị cho món ăn
Giảm triệu trứng mãn kinh
- Giảm nứt gót chân
- Hỗ trợ điều trị viêm tụy cấp
Ngoài lĩnh vực thực phẩm và ẩm thực, dầu thực vật cũng được ứng dụng
trong một số ngành công nghiệp như:
12

- Sử dụng dầu thực vật thay thế hóa dẻo DOP để chế tạo sản phẩm cao su non sử
dụng trong cấp thốt nước
- Dùng để sản xuất xà phịng và dầu diesel sinh học chạy xe
- Trong một số trường hợp, dầu ăn được dùng như là một chất bơi trơn.
- Trong các ngành cơng nghiêp khác, dầu cịn được dùng như một chất truyền nhiệt
hiệu quả, an toàn và tiết kiệm. [4]

13


PHẦN 2: GIỚI THIỆU VỀ DẦU BÃ CÀ
PHÊ

2.1 Xuất xứ cây cà
phêTheo một truyền thuyết đã được ghi lại trên giấy vào năm 1671, những
người chăn dê ở Kaffa (thuộc Ethiopia ngày nay) phát hiện ra một số con dê
trong đàn sau khi ăn một cành cây có hoa trắng và quả màu đỏ đã chạy nhảy
không mệt mỏi cho đến tận đêm khuya. Họ bèn đem chuyện này kể với các thầy
tu tại một tu viện gần đó. Khi một người chăn dê trong số đó ăn thử loại quả
màu đỏ đó anh ta đã xác nhận cơng hiệu của nó. Sau đó các thầy tu đã đi xem
xét lại khu vực ăn cỏ của bầy dê và phát hiện ra một loại cây có lá xanh thẫm và
quả giống như quả anh đào. Họ uống nước ép ra từ loại quả đó và tỉnh táo cầu
nguyện chuyện trị cho đến tận đêm khuya. Như vậy có thể coi rằng nhờ chính
đàn dê này con người đã biết được cây cà phê.
Một quán cà phê cổ ở PalestineMột quán cà phê cổ ở PalestineNgười ta
tin rằng tỉnh Kaffa của Ethiopia chính là vùng đất khởi nguyên của cây cà phê.
Từ thế kỉ thứ 9 người ta đã nói đến loại cây này ở đây. Vào thế kỉ thứ 14 những
người buôn nô lệ đã mang cà phê từ Ethiopia sang vùng Ả Rập. Nhưng tới tận

giữa thế kỉ thứ 15 người ta mới biết rang hạt cà phê lên và sử dụng nó làm đồ
uống. Vùng Ả Rập chính là nơi trồng cà phê độc quyền. Trung tâm giao dịch cà
phê là thành phố cảng Mocha, hay còn được gọi là Mokka, tức là thành phố Al
Mukha thuộc Yemen ngày nay.

2.2 Nguồn gốc cây cà phê ở
Việt
Nam
Cây
cà phê được người Pháp mang đến trồng ở Việt Nam từ cuối thế kỷ
19, các đồn điền cà phê đầu tiên được thành lập ở vùng Kẻ Sở, Bắc Kỳ năm
1888. Sau đó mở rộng ra Phủ Lý, Ninh Bình rồi vào đến Kon Tum, Di Linh.
Năm 1938 cả nước có 13.000 hecta cà phê, cung cấp tổng sản lượng 1.500 tấn.
Năm 2016 sản lượng cà phê Việt Nam chiếm 16% sản lượng cà phê thế giới,
giúp cho Việt Nam là nước đứng thứ 2 về xuất khẩu cà phê, chỉ đứng sau Brasil.
Riêng cà phê vối, Việt Nam là nước đứng đầu về sản lượng.
Cà phê hiện nay được trồng chủ yếu ở khu vực Tây Nguyên nhờ thích
hợp về khí hậu cũng như độ màu mỡ của đất đai. Các giống chủ yếu là cà phê
14


vối, cà phê chè, cà phê mít chiếm rất ít, chủ yếu sử dụng làm gốc ghép. Việc lai
tạo ra các giống cà phê cao sản như cà phê TR4 (cà phê 138), cà phê TR9, cà
phê xanh lùn (cà phê trường sơn TS5)… góp phần nâng cao năng suất chất
lượng cà phê Việt Nam lên rất nhiều.

2.3 Đặc điểm sinh thái của cây
phê
 cà
Thân

cây, lá, rễ cà phê: Nếu để cây phát triển tự nhiên thì cà phê chè có thể
cao đến 6m, cà phê vối 8-10m, cà phê mít 15m. Tuy nhiên trong điều kiện
trồng tập trung, người ta thường hãm ngọn ở chiều cao 2-4m. Lá cà phê hình
oval thon dài, mặt trên xanh bóng màu đậm, mặt dưới nhạt màu hơn, cuống
lá ngắn. Cách gọi cà chè, cà vối, cà mít cũng từ hình dáng lá mà ra. Rễ cà
phê thuộc dạng rễ cọc, đâm sâu vào đất 1 – 2m, bên cạnh đó cịn có hệ thống
rễ phụ tỏa ra xung quanh, nằm sát mặt đất để hút chất dinh dưỡng.


Hoa cà phê: Hoa cà phê có màu trắng, 5 cánh, thường nở thành chùm. Nếu
để tự nhiên hoa sẽ nở rải rác quanh năm, trong trồng trọt người ta thường
tiến hành tưới vào đầu mùa khơ để kích thích hoa ra đồng loạt. Hoa nở kéo
dài 3-4 ngày, thời gian thụ phấn chỉ vài giờ đồng hồ. Khi hoa nở có mùi
thơm rất dễ chịu. Nếu có dịp du lịch Tây Nguyên vào mùa tưới cà phê, bạn
sẽ dễ dàng bắt gặp hình ảnh những trang trại cà phê đồng loạt nở hoa trắng
xóa, tỏa hương thơm ngào ngạt



Quả cả phê: Sau khi thụ phấn quả sẽ phát triển trong 7 đến 9 tháng và có
hình bầu dục, bề ngồi giống như quả anh đào. Trong thời gian chín, màu sắc
của quả thay đổi từ xanh sang vàng rồi cuối cùng là đỏ. Thông thường một
quả cà phê chứa hai hạt. Chúng được bao bọc bởi lớp thịt quả bên ngoài. Hai
hạt cà phê nằm ép sát vào nhau. Mặt tiếp xúc giữa chúng là mặt phẳng, mặt
hướng ra bên ngồi có hình vịng cung. Mỗi hạt còn được bảo vệ bởi hai lớp
màng mỏng: một lớp màu trắng, bám chặt lấy vỏ hạt; một lớp màu vàng rời
rạc hơn bọc ở bên ngoài. Hạt có thể có hình trịn hoặc dài, lúc cịn tươi có
màu xám vàng, xám xanh hoặc xanh. Thỉnh thoảng cũng gặp nhưng quả chỉ
có một hạt (do chỉ có một nhân hoặc do hai hạt bị dính lại thành một).

15


2.4 Thời gian sinh trƣởng và cho
thuCây
hoạch
cà phê sau khi trồng 3-4 năm sẽ ra quả. Những đợt quả đầu tiên
thường gọi là quả bói (hay cà bói) tùy theo mức độ sinh trưởng, nhu cầu thu
hoạch, người ta thường vặt bỏ hoa khơng cho đậu trái bói, dồn sức để cây phát
triển cành lá. Năm thứ 4 trở đi mới tiến hành thu hoạch đại trà.
Giai đoạn 1-3 năm gọi là giai đoạn kiến thiết cơ bản, giai đoạn năm thứ 4
trở đi gọi là giai đoạn kinh doanh. Thông thường vườn cà phê sau 20-25 năm, sẽ
chuyển sang giai đoạn già cỗi, năng suất kém, cần phải trồng mới hoặc cắt gốc
và ghép chồi để cải tạo.
Cà phê thu hoạch trong khoảng tháng 10 đến hết tháng 1 (Dương Lịch),
thời gian thu hoạch nhiều nhất là trong tháng 11. Bà con thường thu hoạch khi
quả bắt đầu chuyển sang màu đỏ, và hái rộ trong tháng 11 tránh những cơn mưa
cuối mùa làm rụng trái.
Sau khi thu hoạch cà phê được phơi khơ trong nhiều ngày, sau đó dùng
máy xay để tách phần vỏ lấy phần nhân, phần vỏ cịn gọi là trấu có thể tận dụng
làm phân hữu cơ.

16


PHẦN 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP CHIẾT
XUẤT
DẦU TỪ HẠT CÀ PHÊ VÀ BÃ CÀ PHÊ

3.1 Phƣơng pháp chiết xuất dầu từ

hạtHạt
càcàphê
phê là một loại trái cây, và giống như các loại trái cây khác, chúng
chứa một cái hố. Hạt hoặc hạt của cây cà phê chứa hai thành phần chính được
sử dụng để pha cà phê: caffeine và dầu. Caffein được chiết xuất từ hạt trước, sau
đó dầu được chiết xuất. Dầu là thứ mang lại hương vị cho cà phê. Có hai cách
để chiết xuất dầu từ hạt cà phê. Đầu tiên là sử dụng một dung môi, chẳng hạn
như hexan, để hòa tan dầu từ đậu. Thứ hai là sử dụng máy ép để chiết xuất dầu
từ hạt đậu. Phương pháp ép đắt hơn, nhưng nó mang lại dầu chất lượng cao
hơn. Để chiết xuất dầu từ hạt cà phê bằng dung môi, đầu tiên hạt cà phê được
nghiền thành bột mịn. Bột sau đó được đặt trong một thùng chứa với dung
mơi. Hỗn hợp này sau đó được khuấy để dung mơi hịa tan dầu từ đậu. Sau đó,
hỗn hợp này được để yên trong một khoảng thời gian để dầu hịa tan hồn
tồn. Sau thời gian ngâm, hỗn hợp này sau đó được lọc để loại bỏ bã cà phê và
bất kỳ tạp chất nào. Dầu sau đó được thu lại từ trên cùng của hỗn hợp và có thể
được sử dụng cho hương liệu cà phê hoặc các mục đích khác. Để chiết xuất dầu
từ hạt cà phê bằng máy ép, đầu tiên hạt cà phê được nghiền thành bột mịn. Sau
đó, bột được cho vào máy ép cùng với một lượng nước nhỏ. Máy ép sau đó
được ép từ từ để chiết xuất dầu từ hạt cà phê.

3.2 Các phƣơng pháp chiết xuất dầu
từ bã
càdầu
phê
Lượng
trong bã cà phê phụ thuộc vào loại cà phê. Bã cà phê đã qua
sử dụng chứa khoảng 7 – 15% dầu. Có ba phương pháp chủ yếu để chiết xuất
dầu từ bã cà phê: chiết xuất bằng dung môi, chiết xuất Soxhlet và chiết xuất siêu
tới hạn.

3.2.1 Phƣơng pháp chiết xuất bằng
dung mơi

Phương pháp chiết xuất bằng dung mơi có thể được sử dụng để thu hồi

dầu từ bất kỳ nguyên liệu nào có hàm lượng dầu thấp, hoặc đối với các bánh
dầu được ép từ trước bằng phương pháp ép để thu được dầu với hiệu suất cao.
Hexan là dung môi được sử dụng phổ biến nhất cho phương pháp này vì tương
17


đối rẻ và cho hiệu suất chiết cao. Một số rượu mạch ngắn như etanol và
isopropanol cũng đã được đề xuất làm dung mơi thay thế để chiết xuất vì chúng
có tính an tồn cao hơn so với hexan.
Hiệu suất chiết xuất dầu bằng phương pháp dung mơi ngồi phụ thuộc
vào ngun liệu, cịn phụ thuộc vào loại dung mơi chiết, tỉ lệ giữa dung môi và
nguyên liệu, nhiệt độ, áp suất chiết. Mỗi loại dung môi sẽ yêu cầu một nhiệt độ
và áp suất khác nhau. Mặc dù việc sử dụng hexan để chiết xuất được coi là hiệu
quả và được sử dụng rộng rãi nhất. Tuy nhiên, dung môi hữu cơ như hexan rất
dễ cháy, dễ bay hơi, độc hại và gây ô nhiễm môi trường.

3.2.2 Phƣơng pháp chiết xuất
Soxhlet
Chiết xuất Soxhlet là một phương pháp chính để chiết xuất dầu thực vật
trong phong thí nghiệm. Bã hoặc hạt cà phê thường được đóng gói cho vào một
ống giấy lọc, dung mơi được cho vào bình cầu và đun hồi lưu.Dung môi bốc hơi
lên được ngưng tụ xuống ngăn chiết và khi tràn sẽ chảy qua ống xi phơng xuống
bình cầu bên dưới, mang theo các chất hịa tan từ bã cà phê. Ở bình cầu, chất tan
được giữ lại, dung môi bốc hơi lên lại được ngưng tụ xuống bình chiết và đi qua
lớp bã cà phê để hòa tan các chất tan còn lại. Cứ như vậy cho đến khi bã cà phê

được chiết kiệt hết. sau đó cho tiếp xúc trực tiếp với dung mơi, do đó lọc dầu từ
trong bã được chiết ra ngồi dung môi. Dung môi thường được sử dụng là
hexan, heptan hoặc eter dầu hoả. Trên thực tế, ethanol ở các nhiệt độ khác nhau
là dung môi được sử dụng nhiều nhất do hịa tan được nhiều nhóm hoạt chất,
khơng độc, rẻ tiền, dễ kiếm.Thời gian diễn ra từ 2 đến 24 giờ. Hiệu suất của
phương pháp phụ thuộc rất lớn và loại dung môi sử dụng và nhiệt độ chiết.
Ƣu điểm: q trình chiết liên tục, dịch chiết khơng cần phải lọc
Nhƣợc điểm: chỉ có thể hoạt động ở điểm sơi của dung mơi được chọn
vì
các chất khơng bền với nhiệt dễ bị phân hủy, bị giới hạn bởi lượng dung mơi
tiếp xúc với chất tan, do đó thời gian chiết dài và tổn thất dung môi lớn.
Propanol được sử dụng để chiết xuất dầu Soxhlet từ bã cà phê đã qua sử
dụng. Bã cà phê đã sử dụng (10 g) được đóng gói trong một cái ống nhỏ và dầu
được chiết xuất bằng 180 mL dung môi, được tái chế trên mẫu trong 6 giờ chiết
xuất ở nhiệt độ sơi của dung mơi đã chọn. Sau q trình chiết xuất, hỗn hợp
18


dung môi và dầu được tách ở 40°C bằng thiết bị cô quay chân không. Mẫu dầu
được sấy khô thêm ở 105°C trong 3 giờ, để loại bỏ dung môi cịn sót lại. Sản
lượng dầu chiết xuất từ các mẫu bã cà phê đã qua sử dụng được tính tốn dựa
trên trọng lượng khơ của mẫu.
Ví dụ như Propanol được sử dụng để chiết xuất dầu Soxhlet từ bã cà phê
đã qua sử dụng. Bã cà phê đã sử dụng (10 g) được đóng gói trong một cái ống
nhỏ và dầu được chiết xuất bằng 180 mL dung môi, được tái chế trên mẫu trong
6 giờ chiết xuất ở nhiệt độ sơi của dung mơi đã chọn. Sau q trình chiết xuất,
hỗn hợp dung môi và dầu được tách ở 40°C bằng thiết bị cô quay chân
không. Mẫu dầu được sấy khô thêm ở 105°C trong 3 giờ, để loại bỏ dung mơi
cịn sót lại. Sản lượng dầu chiết xuất từ các mẫu bã cà phê đã qua sử dụng được
tính tốn dựa trên trọng lượng khơ của mẫu.

3.2.3 Phƣơng pháp chiết siêu
tới Dung
hạnmôi thông dụng nhất là CO2, không phân cực, điểm siêu tới hạn là
31°C/74 atm nên dễ đạt được, dễ duy trì và tính chọn lọc, chi phí thấp, an tồn,
khơng độc hại.
Ngun tắc hoạt động:
- Nạp dược liệu vào bình chiết, đóng nắp lại
- Mở dịng CO2 lỏng đi qua bộ phận làm lạnh rồi qua bơm nén. Sau đố
qua bộ phận tăng nhiệt. Khi đạt nhiệt độ và áp suất, CO2 trở thành dòng siêu tới
hạn.
- Dịng này vào bình chiết. Hoạt chất theo dịng CO2 qua bộ phận làm
lạnh. Tại đây CO2 hóa lỏng và được đưa vào bình tách
- Điều chỉnh nhiệt độ và áp suất thích hợp, CO2 biến thành dạng khí, sản
phẩm sẽ lắng xuống, thu được riêng.
- CO2 dạng khí được đưa qua bộ phận nén lạnh, hóa lỏng và trở lại bình
chứa. Quá trình chiết lại tiếp tục.

19


Ƣu điểm: Hiệu suất chiết cao, điểm siêu tới hạn của CO2 dễ đạt, độ
chọn
lọc cao với loại hợp chất cần thiết, Chiết được chất dễ phân hủy ở nhiệt độ cao,
dung mơi an tồn, có thể tái sử dụng nên chi phí rẻ hơn. Dung mơi CO2 khơng
phân cực nên chiết được các chất không phân cực trong bã cà phê.
Nhƣợc điểm: thiết bị và công nghệ phức tạp, yêu cầu chặt chẽ và
tốn

3.2.4

So sánh kỹ thuật chiết soxhlet, chiết bằng
kém.
dung môi và chiết
bằng CO2 siêu tới
hạn.Bảng 3.1 cho thấy lượng dầu thô thu được từ bã cà phê đã qua sử dụng bị
ảnh hưởng bởi dung môi được sử dụng trong kỹ thuật chiết xuất. So sánh cả ba
kỹ thuật chiết, chiết dung môi tăng tốc sử dụng propanol (14,02%) có hiệu suất
dầu trung bình cao hơn so với chiết Soxhlet bằng propanol (13,75%) và chiết
CO 2 siêu tới hạn (12,11%) nhưng khơng có sự khác biệt có ý nghĩa
thống kê ( p > 0,05). Chiết xuất Soxhlet có một số nhược điểm như thời gian
chiết xuất dài, sử dụng một lượng lớn dung mơi, thất thốt và phân hủy các hợp
chất hữu cơ dễ bay hơi và vận hành ở nhiệt độ chiết xuất cao dẫn đến các hợp
chất có mùi vị khơng mong muốn (Grigonis, Venskutonis, Sivik, Sandahl , &
Eskisson,trích dẫn2005 ). Trong khi đó, phương pháp chiết xuất bằng dung môi
cấp tốc và chiết xuất bằng CO 2 siêu tới hạn có một số ưu điểm hơn so với
phương pháp chiết xuất Soxhlet truyền thống; ví dụ, nhiệt độ hoạt động thấp
dẫn đến giảm sự phân hủy nhiệt của các hợp chất dễ bay hơi, thời gian chiết
xuất ngắn hơn và tăng tính chọn lọc trong chiết xuất dầu và hợp chất hoạt tính
sinh học. Chiết xuất CO 2 siêu tới hạn và chiết xuất dung mơi tăng tốc dường
như là một quy trình chiết xuất đắt tiền ở quy mơ phịng thí nghiệm; tuy nhiên,
một đánh giá kinh tế chính xác địi hỏi các thí nghiệm khai thác bổ sung để thiết
lập quy mơ công nghiệp lớn. Với sự quan tâm lớn đến việc sử dụng CO 2 làm
dung môi chiết xuất dầu, nghiên cứu này đã lựa chọn CO 2 siêu tới hạn khai thác
để chiết xuất dầu từ bã cà phê đã qua sử dụng.

20