KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DẦU GỪNG

Mục lục


Danh mục bảng
Bảng 1.1 Chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng...................................................................4
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của tinh dầu.................................................................4
Bảng 2.1 Thiết bị và dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu.............................................9
Bảng 2.2 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu............................................................10
Bảng 1.1a Kết quả khảo sát tỉ lệ gừng/nước..............................................................20
Bảng 1.2a Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của thí nghiệm 1...............................20
Bảng 2.1a Kết quả khảo sát thời gian chưng cất........................................................21
Bảng 2.2a Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của thí nghiệm 2................................21
Danh mục hình
Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của một số hợp chất chính trong tinh dầu gừng...............6
Hình 2.1 Sơ đồ lắp đặt hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước..................................13
Hình 2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/nước đến quá trình chưng cất
tinh dầu gừng..............................................................................................................15
Hình 2.3 Sự biến thiên lượng tinh dầu gừng theo thời gian chưng cất.....................16
Danh mục sơ đồ
Sơ đồ 1.1 Cơ chế của quá trình chưng cất tinh dầu.....................................................7
Sơ đồ 2.1 Quy trình thực hiện chưng cất tinh dầu gừng............................................11


3

Lời cảm ơn
Trong thời gian thực hành môn đồ án, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của gia đình, thầy cô và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến T.s Nguyễn Đình Thị Như Nguyện giảng
viên Khoa Kỹ Thuật Hóa Học và Môi Trường - trường ĐH Lạc Hồng đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện môn đồ án.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Phan Kim Anh giảng viên Khoa Kỹ
Thuật Hóa Học và Môi Trường - trường ĐH Lạc Hồng đã tạo điều kiện cung cấp
đầy đủ các trang thiết bị trong quá trình thực hiện môn đồ án.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Lạc Hồng nói
chung, các thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật Hóa Học và Môi Trường nói riêng đã dạy
dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp
em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá
trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận
văn đồ án môn quá trình và thiết bị này.


4

Mở đầu
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, địa hình phức tạp với nhiều vùng địa lý,
khí hậu khác nhau, là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài thực vật nói
chung và họ Gừng nói riêng.
Họ Gừng ở Việt Nam rất phong phú, theo nghiên cứu gần đây, họ Gừng có 19
chi với khoảng 136 – 145 loài.
Đối với đông y gừng là loại dược liêu có công dụng vô cùng đa dạng trong điều
trị các loại bệnh đặc biệt là một số bệnh liên quan đến hệ tiêu hóa và cảm sốt thông
thường. Ngoài ra gừng cũng được biết đến với rất nhiều tác dụng tuyệt vời trong
làm đẹp cũng như làm gia vị trong các món ăn .
Tinh dầu gừng được ứng dụng nhiều trong làm đẹp, nước hoa, dược liệu và gia vị
trong các món ăn. Nhờ có công dụng đa dạng và nguồn nguyên liệu dễ tìm, giá
thành rẻ mà ngày nay tinh dầu gừng được sử dụng khá phổ biến.
Hiện nay, tinh dầu thực vật đang là nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành
công nghiệp như hương liệu, mỹ phẩm và dược phẩm. Vì vậy, việc điều tra, nghiên

cứu, khai thác, phát triển, sử dụng bền vững và đạt hiệu quả tối ưu nguồn tài nguyên
có tinh dầu là nhiệm vụ đã và đang đặt ra yêu cầu cấp thiết.
Gừng dé (gừng sẻ) được trồng trên địa bàn tỉnh Đồng Nai chưa được đưa vào
nghiên cứu, khai thác triệt để. Là nguồn nguyên liệu dễ kiếm, gieo trồng và thu
hoạch quanh năm, không phụ thuộc vào mùa vụ, lại có giá thành rẻ được đưa vào sử
dụng trong đồ án môn học quá trình và thiết bị.
Chính vì những lý do trên, nhóm chúng em chọn đề tài: “Khảo sát một số yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình chưng cất tinh dầu gừng”.


5

Chương 1. Tổng quan
1.1 Tổng quan về cây gừng
1.1.1 Nguồn gốc
Gừng là loài thực vật họ Khương, mọc ở các khu rừng nhiệt đới Đông Nam Á, đã
có lịch sử khoảng 3000 năm.
Thế kỷ III sau công nguyên, gừng truyển từ Trung Quốc sang Nhật Bản.
Nửa cuối thế kỷ XIII, nhà du lịch nổi tiếng người Italia Marco Polo đến Trung
Quốc bằng con đường tơ lụa đã nhìn thấy cây gừng. Ông ta đã thuật lại trong cuốn
sách “những điều mắt thấy ở phương Đông” được xuất bản ở Châu Âu rằng: “gừng
vốn mọc ở Trung Quốc, Việt Nam, Ấn Độ, Sumatra (Indonesia)”. Sau đó gừng
được truyền sang Châu Âu và được coi như một hương liệu quý. Sauk hi Colombia
phát hiện ra châu lục mới, gừng được đưa sang Châu mỹ. Hiện nay, gừng được sản
xuất ở Jamaica khá nổi tiếng (Ngọc Minh, 2001).
Ở Việt Nam họ gừng có từ 17 đến 20 chi và trên 100 loài như gừng, nghệ, riềng,
thảo quả, sa nhân,… Chúng được trồng rải các ở các tỉnh trên cả nước, nhưng tập
trung nhiều ở các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
1.1.2 Đặc điểm thực vật
Gừng có tên khoa học: Zingiber officinale Roscoe, thuộc họ Gừng

(Zingiberaceae). Gừng có thân nhỏ, cao khoảng 1m. Thân rễ mầm lên thành củ, lâu
dần thành xơ, tế bào chứa dầu nhựa, có sợi thưa, mùi thơm, vị cay nóng.
Gừng là loại cây nhiệt đới, ưa ẩm ướt, không chiu được nóng và sương, thường
được trồng xen canh với vườn cây ăn trái hoặc một số loại cây rừng. Gừng được
trồng sau khi mọc mầm, đây là phương pháp trồng gừng được áp dụng tới ngày nay.
1.1.3 Phân loại gừng
Theo Nguyễn Quốc Bình (2009), trên thế giới có khoảng 150 loài, Việt Nam có
14 – 17 loài gừng.
Trong tự nhiên và sản xuất, nước ta có 3 loại gừng phổ biến:
- Gừng dại (Zingiber casumuar) là một loại gừng mọc hoang dại trong tự nhiên,
củ khá to, nhiều xơ, vị cay, mùi hăng, thịt củ màu vàng xanh.


6

- Gừng gió (Zingiber Zerumbet) cũng là một loại gừng mọc dại, thân rễ dạng củ
phân nhiều nhánh, lúc non màu vàng và thơm sau chuyển thành màu trắng có vị
đắng.
- Họ gừng Zingiber officinale là loại gừng trồng phổ biến được sử dụng trong sản
xuất, có 2 giống gừng:
+ Gừng trâu: củ to, ít xơ, ít cay,thích hợp cho xuất khẩu.
+ Gừng dé hay còn có tên là gừng sẻ cho củ nhỏ hơn, vị cay và nhiều xơ
hơn, hiện nay đang được sử dụng và bán ở thị trường trong nước là chủ yếu.
1.1.4 Thành phần hóa học của gừng
Qua phân tích hiện đại có tới trên 400 hoạt chất trong gừng. Người ta chia làm 4
loại chính.
- Tinh dầu: thường là hỗn hợp gồm nhiều chất như rượu, phenol, aldehyde, ceton,
acid hữu cơ, ester…
- Nhựa dầu gừng: chứa tinh dầu và các chất cay. Thành phần chủ yếu của nhóm
chất cay là zingeron, shogaol và gingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất

(Nguyễn Thị Bích thuyền và ctv, 2007).
-Chất khoáng: Vi lượng có kẽm (Zn), selen (Se), coban (Co). Đa lượng có canci
(Ca), kali (K), magiê (Mg), sắt (Fe), phospho (P), mangan (Mn).
- Vitamin: Có B1, B2, B6, C.
Ngoài ra một số hoạt chất có nhiều ở nghệ như Curcumin, ớt như Capsaicin,
chanh như Limonene, hạt cà phê như acid caffeic, hạt đậu như Lecithin đều có trong
gừng.
1.1.5. Công dụng của gừng
Gừng có vị cay, tính hơi ẩm được dùng làm gia vị, làm mứt và nhiều công dụng
khác được sử dụng trong chế biến thực phẩm. Ngoài ra, gừng đã được biết đến từ
lâu như một loại thảo dược trị các bệnh như: cảm, sốt, rối loạn thấp khớp, biến
chứng đường tiêu hóa, say tàu xe, bệnh tiểu đường, ung thư,…


7

1.2 Tinh dầu gừng
1.2.1 khái niệm tinh dầu
Tinh dầu là hỗn hợp các hợp chất chứa các hydrocacbon, các dẫn xuất có oxy
như alcol, aldehyd, keton, acid, ether, ester,…
Tinh dầu có mùi thơm đặc trưng của loại chiết xuất ra nó, dễ bay hơi ở nhiệt độ
thường, đa phần các loại tinh dầu thường có trọng lượng riêng nhỏ hơn nước.
1.2.2 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của tinh dầu gừng
•

Tính chất vật lý của tinh dầu gừng:
- Tinh dầu gừng có dạng lỏng, có màu vàng nhạt, hương vị hơi cay nồng đặc
trưng của gừng.
Bảng 1.1 Chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng
Đặc điểm

Chỉ số hóa lý
Tỷ trọng
0.8806 kg/cm3
Chỉ số acid
0.8507
Chỉ số khúc xạ
1.4884
Chỉ số savon hóa
9.2540
Chỉ số ester
8.4033
“Nguồn: Tống Thị Ngọc Ánh và Nguyễn Văn Kiên, 2011”
•

Thành phần hóa học của tinh dầu gừng
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của tinh dầu
Số thứ tự

Thành phần

1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14

α-Pinene
Camphene
6-Methyl-5-hepten-2-one
β-Pinene
β-Myrcene
α-Phellandrene
δ-3-Carene
1,8-Cineole (Eucalyptol)
trans-Ocimene
α-Terpinolene
Linalool
Borneol
4-Terpineol
α-Terpinol

Công thức Hàm
phân tử
(%)
C10H16
C10H16
C7H12O
C10H16
C10H16
C10H16

C10H16
C10H18O
C10H16
C10H16
C10H18O
C10H18O
C10 H18O
C10H18O

1.39
4.04
0.34
1,76
0.16
5.92
0.12
0.33
0.78
0.79
0.08
0.75

lượng


8

15

Acetic acid,octyl ester

C10H20O2

0.16

16
(Z)-Citral
4.84
C10H16O
17
Geraniol
C10H18O
5.28
18
E-Citral
C10H16O
7.08
19
Bornyl acetate
C12H20Ò2
0.17
20
α-Terpinene
C10H16
0.11
21
Citronellyl acetate
C12H22O2
0.68
22

Neryl acetate
C12H20O2
0.11
23
Geranyl acetate
C12H20O2
24
α-Copaene
C15H24
0.56
25
β-Elemene
C15H24
0.69
26
trans-Caryophyllene
C15H24
0.15
27
γ-Elemene
0.29
28
β-Farnesene
C15H24
0.17
29
α-Curcumene
C15H22
2.60
30

α-Gurjunene
C15H24
0.23
31
α-Selinene
C15H24
0.57
32
Zingiberene
C15H24
16.75
33
α-Farnesene
C15H24
11.50
34
β-Sesquiphellandrene (CAS)
C15H24
6.26
35
trans-γ-Bisabolene
C15H24
0.30
36
Elemol
C15H26O
0.81
37
Germacrene B (CAS)
C15H24

0.21
38
Nerolidol
C15H26O
0.78
39
β-Eudesmol
C15H26O2
0.37
“Nguồn: Nguyễn Thanh Huệ và ctv, 2012”
Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của một số hợp chất chính trong tinh dầu gừng

Α-pinene
α-terpineol
“Nguồn: Phạm Việt Tý và ctv, 2015”

1,8-cineole


9

1.3 Phương pháp chiết xuất tinh dầu gừng
Phương pháp được sử dụng để chiết xuất tinh dầu gừng là chưng cất lôi cuốn hơi
nước.
Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng, cũng như
hỗn hợp khí – lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của
các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của
các cấu tử khác nhau).
Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 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.
ảnh hưởng chính trong chưng cất lôi cuốn hơi nước:
- Sự khuếch tán: ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô
chứa tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát 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 hòa tan và thẩm thấu.
- Sự thủy giải: Những cấu phần ester trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho ra
acid và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó, để hạn chế hiện
tượng này, sự chưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng
ngắn càng tốt.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng
hơi nước quá nhiệt (trên 100ºC) 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.
Nguyên tắc: chưng cất bằng nước, nước phủ kín nguyên liệu, nhưng phải chừa
một khoảng không gian tương đối lớn phía bên trên lớp nước, để tránh khi nước sôi
mạnh làm văng chất nạp qua hệ thống hoàn lưu.
Ưu điểm:
- 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.
Khuyết điểm:


10

- Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp.
- Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu phần
dễ bị phân hủy.
- Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất

định hương thiên nhiên rất có giá trị).
- Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn.
- Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém.
Quá trình chưng cất trải qua 5 cơ chế:
khuếch tán

1

thẩm thấu

2

đun nóng nước

3

hóa hơi
4

phân tách

5

ngưng tụ

Sơ đồ 1.1 Cơ chế của quá trình chưng cất tinh dầu
1.4 Các nghiên cứu về gừng
1.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài
Linnaeus, C. (1753) là người đầu tiên nghiên cứu về họ gừng dựa trên các mẫu
vật của Engelbert Kaempfer. Sau này có các công trình của Koeing, J. G. (1783),

Roxburgn, W. (1815), Blume, C. L. (1823) , Lindley (1835), Bentham, G. và
Hooker, J. D. (1883), Wu, T. L. và Chen, S. J. (1981,2000) (Lê Thị Hương, 2016).
theo Babarinde, S. A. và các công sự (2016) tinh dầu gừng có ảnh hưởng đến
giai đoạn ấu trùng của bọ cánh cứng.
1.4.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, các kết quả phân tích bằng GC – MS của Nguyễn Thị Bích Huyền
và Nguyễn Ngọc Hạnh (2007) cho thấy hàm lượng các cấu tử chính như
zingiberene, β-bisabolene, β-sequiphellandrene trong tinh dầu củ gừng cũng thay
đổi theo các vùng trồng khác nhau.
Các nghiên cứu của Tống Thị Ánh Ngọc và Nguyễn Văn Kiên (2011) đã chỉ ra
thời gian lưu trữ gừng và thời gian chưng cất có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng tinh
dầu gừng.


11

So với phương pháp chưng cất bằng lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ của vi sóng, thì
phương pháp chưng cất cổ điển thông thường có hàm lượng các cấu tử chính cao
hơn; điều này đã được chứng minh bởi Nguyễn Thanh Huệ và các cộng sự (2012).


12

Chương 2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1 Thời gian và địa điểm tiến hành
Đồ án được tiến hành từ giữa tháng 3 đến cuối tháng 4 năm 2017
Thực hiện quá trình chưng cất tinh dầu gừng tại phòng I403, cơ sở 6 trường đại
học Lạc Hồng.
2.2 Nội dung nghiên cứu
2.2.1 Mục tiêu đề tài

nghiên cứu, khai thác các điều kiện một cách tối ưu chiết xuất tinh dầu bằng
phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước để có được một sản phẩm tinh dầu gừng
đạt hiệu quả cả về chất lượng và giá trị.
2.2.2 Nội dung nghiên cứu
Khảo sát 2 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất tinh dầu gừng
- Tỉ lệ gừng/nước
- Thời gian chưng cất
2.3 Nguyên liệu và dụng cụ tiến hành thí nghiệm
2.3.1 Nguyên liệu
Gừng dé (gừng sẻ) được thu hoạch từ tháng thứ 7 đến tháng thứ 10 sau khi trồng
ở tỉnh Đồng Nai.
Gừng được chọn củ phải còn tươi, không non và không quá già
2.3.2 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất tiến hành thí nghiệm
Bảng 2.1 Thiết bị và dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu
Số thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Tên thiết bị - dụng cụ
Nồi chưng cất
Ống sinh hàn cầu

Cổ gạn
Becher 250ml
Becher 100ml
Ống đong 100ml
Máy xay sinh tố
Bếp điện
Cân kỹ thuật
Nút bần
Dao

Số lượng
1
1
1
2
2
2
1
1
1
1
1


13

12

Hệ thống cấp nước
hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu:

1

Bảng 2.2 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu
Tên hóa chất
Gừng
NaCl
Na2SO4
Cồn
Nước

Xuất xứ
Đồng Nai, Việt Nam
Việt Nam
Trung Quốc
Việt Nam
Trường ĐH Lạc Hồng, Việt Nam

2.4 Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp tách chiết tinh dầu
Sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
2.4.2 Tiến hành thí nghiệm
Xử lý nguyên liệu:
- Gừng được rửa sạch, để ráo nước
- cân 300g gừng
- Gừng được cắt nhỏ, sau đó xay nhuyễn


14

Sơ đồ quy trình thực hiện:
Gừng

Lựa chọn

Làm sạch

Xay nhuyễn

NaCl

Chưng cất

Ngưng tụ
Làm khan

Na2SO4

Lắng
Sản phẩm

Chiết
Sơ đồ 2.1 Quy trình thực hiện chưng cất tinh dầu gừng
2.4.3 Các thí nghiệm khảo sát
2.4.3.1 Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ gừng/nước đến khả
năng chiết xuất tinh dầu gừng
Mục đích: tìm ra tỉ lệ gừng/nước thích hợp cho quá trình chưng cất tinh dầu gừng
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, 1 nhân tố lặp lại
3 lần.
Các tỉ lệ khảo sát:

- Tỉ lệ 1/2


15

- Tỉ lệ 1/3
- Tỉ lệ 1/4
- Tỉ lệ 1/5
Thông số cố định:
- 300g gừng.
- Khối lượng NaCl = 10%khối lượng nước.
- Thời gian chưng cất: 120 phút.
Cách tiến hành: gừng sau khi xay nhuyễn được đưa vào nồi. Cân khối lượng
muối NaCl tương ứng với tỉ lệ nước. Dùng ống đong lấy lượng nước vừa đủ hòa tan
lượng muối vừa cân, sau đó chuyển dung dịch muối và thêm nước đến tỉ lệ
gừng/nước cần khảo sát vào nồi chứa gừng xay nhuyễn. Lắp hệ thống chưng cất, bật
hệ thống cấp nước, chưng cất trong thời gian 120 phút. Khi hỗn hợp sôi hơi nước
tạo thành sẽ lôi cuốn tinh dầu đi lên. Hơi sau khi ra khỏi nồi chưng theo ống dẫn
được làm lạnh và ngưng tụ trên van lấy tinh dầu của cổ gạn, tạo thành dung dịch thể
2 lớp, lớp trên là tinh dầu gừng thu được, lớp dưới là nước. Tinh dầu được thu hồi
bằng cách chiết và làm khan bằng Na 2SO4 để loại bỏ nước còn lẫn trong tinh dầu.
Theo dõi và ghi nhận khối lượng tinh dầu ở mỗi tỉ lệ.
Sơ đồ lắp đặt hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước được mô tả như hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ lắp đặt hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước


16

17

2.4.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến
khả năng chiết xuất tinh dầu gừng
Mục đích: tìm ra thời gian chưng cất thích hợp cho quá trình chưng cất tinh dầu
gừng.
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, 1 nhân tố lặp lại
3 lần.
Các mốc thời gian được khảo sát
- 60 phút
- 120 phút
- 180 phút
Thông số cố định
- 300g gừng
- Tỉ lệ gừng/nước
- Khối lượng NaCl = 10%khối lượng nước
Cách tiến hành: gừng sau khi xay nhuyễn được đưa vào nồi. Cân khối lượng
muối NaCl tương ứng với tỉ lệ nước. Dùng ống đong lấy lượng nước vừa đủ hòa tan
lượng muối vừa cân, sau đó chuyển dung dịch muối và thêm nước đến tỉ lệ
gừng/nước vào nồi chứa gừng xay nhuyễn. Lắp hệ thống chưng cất, bật hệ thống
cấp nước, chưng cất ở các mốc thời gian được khảo sát. Khi hỗn hợp sôi hơi nước
tạo thành sẽ lôi cuốn tinh dầu đi lên. Hơi sau khi ra khỏi nồi chưng theo ống dẫn
được làm lạnh và ngưng tụ trên van lấy tinh dầu của cổ gạn, tạo thành dung dịch thể
2 lớp, lớp trên là tinh dầu gừng thu được, lớp dưới là nước. Tinh dầu được thu hồi
bằng cách chiết và làm khan bằng Na 2SO4 để loại bỏ nước còn lẫn trong tinh dầu.
Theo dõi và ghi nhận khối lượng tinh dầu ở mỗi mốc thời gian khảo sát
.2.5 Phương pháp thu thập số liệu
Theo dõi lượng tinh dầu thu được, tính thời gian từ lúc hơi nước và tinh dầu
ngưng tụ giọt đầu tiên ở cổ gạn.
Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để lấy kết quả trung bình.

18


19

Chương 3. Kết quả và bàn luận
3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ gừng/nước đến khả năng chiết xuất
tinh dầu gừng
Trong quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước, khi gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu
và nước, hơi nước thẩm thấu vào trong các lớp tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu và lôi
cuốn tinh dầu theo hơi nước. Quá trình này được lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu
trong các mô thoát ra ngoài hết. Vì vậy, việc xác định tỉ lệ gừng/nước rất cần thiết
để trích ly đối đa lượng tinh dầu.
Trong thí nghiệm này, chúng tôi cố định lượng nguyên liệu, khối lượng NaCl và
thời gian chưng cất; tiến hành khảo sát các mẫu có tỉ lệ gừng/nước lần lượt là: 1/2,
1/3, 1/4, 1/5. Kết quả được trình bày ở hình 2.2.
Hình 2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/nước đến quá trình chưng cất
tinh dầu gừng
Dựa vào hình 2.2, ở các mẫu tỉ lệ gừng/nước 1/2, 1/3, 1/4 , 1/5 lượng tinh dầu thu
được tương ứng là 0.61, 0.69, 0.56, 0.49 (g); ta thấy lượng tinh dầu tăng từ tỉ lệ 1/2
đến 1/3 nhưng từ tỉ lệ 1/3 lượng tinh dầu giảm dần xuống đến tỉ lệ 1/4 và tiếp tục
giảm xuống tỉ lệ 1/5.
Giải thích: Trong quá trình chưng cất, lượng nước quá ít thì không đủ hòa tan các
chất keo, muối bao bọc xung quanh túi tinh dầu, làm tinh dầu không thoát ra được.
Sử dụng lượng nước nhiều hơn thì khả năng khuếch tán của tinh dầu vào nước càng
lớn. Nước dễ dàng thẩm thấu vào nguyên liệu và hòa tan các cấu tử cần chiết xuất
nên lượng tinh dầu trong nước càng cao. Tuy nhiên, ở một giới hạn nhất định lượng
tinh dầu giảm xuống rõ rệt, do tinh dầu gừng có chứa các hợp chất có tính phân cực

sẽ tan vào nước. Quy luật biến thiên này cũng phù hợp với công bố trước đây của
Võ Kim Thành và Đỗ Thị Triệu Hải (2010) trong nghiên cứu chiết tách và xác định
thành phần hóa học tinh dầu củ riềng ở Hội An, Quảng Nam; nồi chưng cất mà
nhóm sử dụng có nắp là dạng hở, không đảm bảo cho quá trình chưng cất gây thất
thoát lượng tinh dầu ra bên ngoài.


20

Từ kết quả khảo sát trên, nhóm em chọn tỉ lệ gừng/nước là 1/3 cho các thí
nghiệm tiếp theo.
3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến khả năng chiết
xuất tinh dầu gừng
Cần khảo sát thời gian chưng cất và chọn ra mốc thời gian tối ưu để đáp ứng nhu
cầu kinh tế, chất lượng tinh dầu, tiết kiệm được nhiên liệu và thời gian.
Tiến hành chưng cất với thời gian lần lượt là 60 phút, 120 phút, 180 phút. Cố
định lượng nguyên liệu, khối lượng NaCl và tỉ lệ gừng/nước (vừa được chọn ở thí
nghiệm 1). Kết quả được trình bày ở hình 2.3.
Hình 2.3 Sự biến thiên lượng tinh dầu gừng theo thời gian chưng cất
Dựa vào hình 2.3, ở các mốc thời gian 60, 120, 180 (phút) lượng tinh dầu thu
được tương ứng là 0.4, 0.69, 0.57; ta thấy lượng tinh dầu được chưng cất với thời
gian 120 phút là cao nhất, còn chưng cất với thời gian ngắn hơn hoặc dài hơn đều
cho lượng tinh dầu thấp hơn rõ rệt.
Giải thích: sự tăng giảm lượng tinh dầu ở các mốc thời gian nhìn chung không ổn
định, do các mốc thời gian lựa chọn có khoảng cách khá lớn. thời gian chưng cất
quá ngắn chưa đủ để chiết xuất dầu có trong mẫu nên lượng tinh dầu thu được ít,
thời gian cang lâu thì lượng thất thoát tinh dầu ra bên ngoài càng nhiều nên lượng
tinh dầu thu lại cũng ít hơn hẳn.
Từ kết quả khảo sát trên, nhóm em chọn thời gian chưng cất tinh dầu gừng là 120
phút.

21

Kết luận và kiến nghị
Mục tiêu của bài luận văn này là “khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình chưng cất tinh dầu gừng” để tìm ra các điều kiện chiết xuất tinh dầu gừng tối
ưu nhất, chúng em chọn gừng thu hoạch từ tháng thứ 7 đến tháng thứ 10 sau khi
trồng ở tỉnh Đồng Nai, được chưng cất với tỉ lệ gừng/nước là 1/3 và thời gian là 120
phút.
Luận văn của nhóm em có những điểm mới và ưu điểm sau:
- Qua tìm hiểu, từ các bài luận văn tiến sĩ, bài báo khoa học hay sách chưa có tài
liệu nào nghiên cứu về tinh dầu gừng được chiết xuất từ gừng có nguồn gốc ở tỉnh
Đồng Nai, vì điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng ở các địa phương có ảnh hưởng không
nhỏ đến thành phần, hàm lượng tinh dầu kéo theo sự khác biệt về chất lượng và giá
trị của chúng (Phạm Việt Tý, Hồ Việt Đức, Lê Quyết Thắng, 2015) nên gừng ở mỗi
địa phương khi được đưa vào nghiên cứu cũng là một trong những điểm mới đáng
được chú ý.
- Với 300g gừng, thời gian chưng cất nhóm em chọn là 120 phút và tỉ lệ
gừng/nước là 1/3 cho lượng tinh dầu là 0,69g so với nghiên cứu của Tống thị Ánh
Ngọc và Nguyễn Văn Kiên (2011) với 250g gừng, thời gian chưng cất là 16 giờ,
không có khảo sát về tỉ lệ nguyên liệu/nước cho lượng tinh dầu là 0,7182g, tuy
lượng tinh dầu chiết xuất ra chênh lệch không đáng kể nhưng về mặt kinh tế, nhóm
em đã tiết kiệm được 8 lần thời gian, con số này cũng tiết kiệm được một số lớn
năng lượng.
Qua quá trình làm thí nghiệm và làm bài luận nhóm em còn bị hạn chế về kiến
thức, thời gian và thiết bị chưng cất nên còn nhiều thiếu xót và sai xót trong bài.
Nhưng cũng từ đây nhóm em học hỏi được nhiều điều , có kinh nghiệm trong việc
tiếp cận, làm quen với các đề tài và phương pháp nghiên cứu khoa học làm tiền đề
và bước đệm cho những nghiên cứu sau này; tích lũy thêm kinh nghiệm làm việc

nhóm hiệu quả, tìm tài liệu, đọc tài liệu nước ngoài,…
Trong thời gian thực hiện đề tài “khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng trong quá
trình chưng cất tinh dầu gừng” nhóm em nhận thấy đây là đề tài có tính thực tế, thú


22

vị. Nếu có cơ hội đi tiếp và có thể phát triển thành đề tài nghiên cứu khoa học thì
nhóm em sẽ hoàn thành bài hoàn thiện hơn, khảo sát thêm các yếu tố như nguyên
liệu, nhiệt độ chưng cất, nồng độ muối NaCl, thời gian ngâm, thời gian lưu trữ mẫu,
dung môi chiết xuất,... để có một quy trình đầy đủ, tối ưu, tiết kiệm nhất nhưng vẫn
cho sản phẩm tinh dầu chất lượng và giá trị.
Kiến nghị: Trong tương lai, có thể phát triển hơn nữa nghiên cứu gừng trồng ở
tỉnh Đồng Nai nói riêng và nhiều tỉnh khác nói chung bằng các phương pháp hiện
đại như chưng cất bằng hơi nước có sự hỗ trợ của vi sóng, siêu âm,... Phân tích các
thành phần hóa học trong gừng ở từng vùng miền; triển khai nghiên cứu, tìm ra
nhiều hơn nữa công dụng mà các hợp chất trong gừng đem lại; chứng minh được
gừng có hợp chất tiêu diệt được tế bào ung thư và đưa vào ứng dụng trong y học.


23

PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Kết quả khảo sát thí nghiệm 1
Bảng 1.1a Kết quả khảo sát tỉ lệ gừng/nước
Tỉ lệ
gừng/nước
1/2
1/3
1/4

1/5

Lần 1
(g)
0.61
0.68
0.58
0.47

Lần 2
(g)
0.64
0.69
0.56
0.51

Lần 3
(g)
0.59
0,71
0.54
0.49

Kết quả
trung bình (g)
0.61
0.69
0.56
0.49

Bảng 1.2a Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của thí nghiệm 1
Tỉ lệ gừng/nước
1/2
1/3
1/4
1/5

Độ lệch chuẩn
0.025
0.016
0.02
0.02

Hệ số biến thiên
(%)
4,1
2.32
3.57
4.08


24

Phụ lục 2: Kết quả khảo sát thí nghiệm 2
Bảng 1.2a Kết quả khảo sát thời gian chưng cất
Thời gian
chưng cất (phút)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Kết quả trung bình

60
120
180

0.43
0.68
0.54

0.37
0.66
0.61

0.41
0.73
0.57

0.4
0.69
0.57

Bảng 2.2a Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của thí nghiệm 2
Thời gian chưng cất
(phút)
60

120
180

Độ lệch chuẩn
0.031
0.016
0.028

Hệ số biến thiên
(%)
7.75
2.32
4.96


25

Tài liệu tham khảo
Tài liệu tiếng việt
Lê Thị Hương, (2016), Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, thành phần hóa
học tinh dầu của một số loài trong chi riềng (Alpinia Roxb.) và sa nhân (Amomun
Roxb.) thuộc họ gừng (Zingiberaceae Lindl.) ở Bắc Bộ, Viện sinh thái và tài nguyên
sinh vật, Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, Hà Nội.
Ngọc Minh, (2001), Hành, tỏi, gừng 700 bài thuốc trị bệnh, Nhà xuất bản Thanh
Hóa, Thanh Hóa.
Nguyễn Quốc Bình, (2009), Hình thái của họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) ở
Việt Nam và các đặc điểm nhận biết nhanh ngoài thiên nhiên, Trung tâm dữ liệu
thực

vật

Việt

Nam,

truy

cập

ngày

21

tháng

4

năm

2017,

< />Nguyễn Thanh Huệ, Trịnh Minh Khang, Nguyễn Tấn Hoàng Sơn và Nguyễn Thị
Bích Thuyền (2012), Khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính kháng vi sinh vật
của tinh dầu gừng (Zingiber officinale roscoe) và tinh dầu tiêu (piper nigrum l.),
Tạp chí khoa học, 21a, 139-143.
Nguyễn Thị Bích Thuyền và Nguyễn Ngọc Hạnh, (2007), Khảo sát tinh dầu và
thành phần hóa học cao ethyl acetate từ củ gừng Nhật Bản (Zingiber officinale
Roscoe var Kintok), Tạp chí khoa học, 7, 157-162.
Phạm Việt tý, Hồ Việt Đức và Lê Quyết Thắng, (2015), Nghiên cứu thành phần
hóa học của tinh dầu thân rễ gừng đen (distichochlamys citrea) tại một số tỉnh miền

trung Việt Nam, Tạp chí khoa học trường đại học An Giang, 8(4), 60-65.
Tống Thị Ánh Ngọc và Nguyễn Văn Kiên, (2011), Khảo sát các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình chưng cất tinh dầu gừng, Tạp chí khoa học, 19b, 62-69.
Võ Kim Thành và Đỗ Thị Triệu Hải, (2010), Nghiên cứu tách chiết và xác định
thành phần hóa học tinh dầu củ riềng ở Hội An, Quảng Nam, Tạp chí khoa học và
công nghệ, đại học Đà Nẵng, 5(40).