Phương pháp chiết xuất tinh dầu là gì?

Chúng ta đều hiểu rằng hầu hết tinh dầu là sản phẩm đến từ thiên nhiên, thông qua nhiều phương pháp tinh chế khác nhau. Về cơ bản, tinh dầu mang những đặc tính nổi bật về thành phần và lợi ích đặc trưng cho nguồn gốc đó. Chúng là “phiên bản” có dạng hóa lỏng, kết cấu này cho phép các hợp chất có lợi thẩm thấu vào cơ thể nhanh hơn so với những dạng tiêu thụ khác. Vậy, bạn đã từng bao giờ thắc mắc về phương pháp chiết xuất tinh dầu như thế nào chưa, hãy cùng Kobi khám phá nhé.

1. Sơ lược về các phương pháp chiết xuất tinh dầu

Thay vì được tổng hợp trong phòng thí nghiệm, tinh dầu được tinh chế từ ​​nguyên liệu tự nhiên. Thông qua các phương pháp chiết xuất phù hợp với từng bộ phận thực vật hoặc động vật cụ thể có chứa dầu. Trong bài viết này, Kobi xin đề cập chủ yếu đến cách thức chiết xuất tinh dầu từ thực vật.

Cho đến nay, một số các phương pháp chiết xuất phổ biến bao gồm:

• Chưng cất lôi cuốn hơi nước (Steam Distillation);
• Chiết xuất bằng dung môi (Solvent Extraction);
• Chiết xuất bằng CO2 (CO2 Extraction);
• Trích ly (Maceration Extraction)
• Phương pháp tách hương liệu (Enfleurage);
• Chiết xuất ép lạnh (Cold Press Extraction);
• Phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước (Water Distillation);

Phương pháp chiết xuất sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu do áp suất và nhiệt độ của quá trình thu thập.

Ngoài ra, nhà sản xuất sẽ lựa chọn một phương pháp chiết xuất phù hợp nhất với từng loại và bộ phận thực vật cụ thể. Ví dụ như phương pháp ép lạnh sẽ hiệu quả hơn phương pháp Enfleurage khi muốn thu tinh dầu từ vỏ trái cây, thuộc họ cam quýt. Nguyên nhân là bởi vì vỏ quả cần phải được đâm và ép chặt thì mới thu được lượng tinh dầu tối đa, mà điều này không thể đạt được thông qua cách thức Enfleurage.

2. Các phương pháp chiết xuất tinh dầu thường gặp

Nhìn chung, chiết xuất thảo dược được tạo ra khi nguyên liệu được đưa vào hỗn hợp gồm dung môi và một số thành phần hòa tan khác. Trải qua thời gian sản xuất và loại bỏ tạp chất, thu được dung dịch còn lại cuối cùng thường dưới dạng chất lỏng. Ngoài ra, điều thú vị khác là dung môi còn có công dụng như:

• Hoạt động như chất bảo quản;
• Hoặc là tác nhân giúp tế bào thực vật phá vỡ và giải phóng chất bên trong của chúng.

2.1 Phương pháp chiết xuất tinh dầu-chưng cất lôi cuốn hơi nước

Chưng cất lôi cuốn hơi nước hay chưng cất bằng hơi nước là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để chiết xuất và phân lập tinh dầu từ thực vật. Cụ thể, cách thức này sẽ thúc đẩy các hợp chất dễ bay hơi thoát ra ngoài, cuối cùng là trải qua quá trình ngưng tụ và thu gom.

Sơ lược về quy trình:

• Chuẩn bị dung cụ bao gồm là 01 vật chứa lớn (tên tiếng anh thường gọi là “Still”), được làm bằng thép không gỉ. Bên trong thùng sẽ chứa bộ phận thực vật gốc (như hoa, lá, ,thân…) cùng với hơi nước.
• Thông qua một con đường riêng, hơi nước sẽ được bơm vào trong thùng chứa, kích thích giải phóng phân tử thơm, biến chúng thành dạng hơi.
• Các hợp chất thực vật dưới dạng hơi sẽ bay đến bình ngưng tụ (Condenser). Ở đây, có 2 đường ống riêng biệt, phân chia phần hơi nóng thoát ra ngoài. Còn hơi lạnh lúc này sẽ lôi cuốn tinh dầu đi theo, sau đó chúng được làm mát, nguội lại trở thành dạng lỏng.
• Tiếp theo, chất lỏng trên sẽ tập trung tại một ngăn chứa bên dưới gọi là bộ phân tách (Separator). Do tinh dầu nguyên chất nặng hơn, nên chúng không hòa tan với nước mà nổi lên trên mặt nước. Từ đây, nhà sản xuất sẽ tách riêng 2 phần này, để thu được sản phẩm tinh dầu cuối cùng. Tuy nhiên, vẫn có một số ngoại lệ về tinh dầu nặng hơn nước. Chẳng hạn như tinh dầu đinh hương (clove) sẽ được tìm thấy ở lớp bên dưới của hỗn hợp.

2.2 Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng dung môi

Phương pháp này sử dụng dung môi như hexan và ethanol để tách tinh dầu từ nguyên liệu thực vật. Chúng phù hợp với:

• Các nguyên liệu gốc có hàm lượng và tỷ lệ tinh dầu thấp, như nhựa;
• Hoặc là các hợp chất thơm không thể chịu được áp suất của quá trình chưng cất hơi nước.
• Bên cạnh đó, có nhận định cho rằng phương pháp này cũng tạo ra hương thơm tinh khiết hơn bất kỳ loại cách thức chưng cất nào.

Hơn nữa, thông qua phương pháp này, thành phần thực vật không bay hơi như sáp, sắc tố,…cũng được thu hoạch. (Bởi đôi khi chúng sẽ bị loại bỏ khi áp dụng các cách thức khác.)

Khi nguyên liệu thực vật đã được xử lý bằng dung môi, sẽ tạo ra một hợp chất thơm dạng sáp/rắn được gọi là “concrete”. Khi chất này được trộn với cồn (rượu), các phân tử tinh dầu sẽ được giải phóng. Những hóa chất nói trên được sử dụng thành dầu hương liệu, bào chế trong:

• Sản phẩm nước hoa;
• Chăm sóc sức khỏe;
• Mục đích trị liệu sức khỏe bằng hương thơm;

Ngoài ra, chiết xuất dung môi có thể bao gồm các phương pháp sau:

• Phương pháp chiết xuất bằng carbondioxide (CO2 Extraction);
• Trích ly (Maceration);
• Phương pháp tách hương liệu (Enfleurage);
• …;

2.3 Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng CO2

2.3.1 Thông tin chung

Thực tế, những loại tinh dầu thảo mộc có nguồn gốc từ quá trình chiết xuất CO2 siêu tới hạn cũng có điểm tương tự như khi được sản xuất thông qua quá trình chưng cất. Đó là việc chúng có thể được sử dụng trong công nghiệp nước hoa và liệu pháp hương thơm.

2.3.2 So sánh phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng CO2 và chưng cất hơi nước

• Khi chưng cất bằng hơi nước, chất lượng của thành phẩm có thể thay đổi tùy thuộc vào:
  • Nhiệt độ;
  • Áp suất;
  • Thời gian áp dụng;
• Quá trình chiết xuất CO2 có thể tạo ra tinh dầu chất lượng cao hơn mà không bị thay đổi do yếu tố kể trên.
• Ngoài ra, sự khác biệt nằm ở chỗ thay vì nước nóng hoặc hơi nước, CO2 được sử dụng làm dung môi. Vì vậy mà phương pháp này sẽ hoạt động ở nhiệt độ từ 95-100 độ F (khoảng 35-38 độ C). Trong khi, phải cung cấp nguồn nhiệt lớn hơn cho chưng cất hơi nước là từ 140 đến 212 độ F (khoảng 60-100 độ C).
• Khi chưng cất bằng hơi nước, các hoạt chất của cả thực vật và tinh dầu đều bị ảnh hưởng về tỷ lệ và chất lượng do nhiệt độ áp dụng. Trong khi, chiết xuất CO2 tạo vẫn giữ được thành phẩm có hợp chất tương tự với nguồn ban đầu.
• Ví dụ, chiết xuất CO2 từ hoa Cúc La Mã tạo ra sản phẩm màu xanh lá cây và có thành phần gần giống với nguyên liệu đầu vào. Bên cạnh đó, do nguồn nhiệt thấp hơn nên hóa chất cũng sẽ không bị thay đổi trạng thái tự nhiên hoặc bị “biến tính”.
• Sản phẩm tạo ra từ chiết xuất CO2 thường có kết cấu đặc hơn, cũng như tỏa ra mùi hương tự nhiên rõ ràng hơn. Điều này được lý giải bởi phương pháp này giữ được thành phần của thực vật gốc nhiều hơn.

2.3.3 Quy trình cơ bản của phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng CO2

Với thành phần khí Carbondioxide (CO2) dưới áp suất phù hợp sẽ trở thành trạng thái “supercritical”-“siêu tới hạn”. Có nghĩa là vật chất ở trạng thái này sẽ mang cả đặc tính của chất khí và chất lỏng, vừa có khả năng hòa tan, vừa có khả năng khuếch tán. Chúng được bơm vào một khoang chứa nguyên liệu thực vật.

Bước đầu, nhờ vào đặc tính chất lỏng, CO2 có chức năng như một dung môi kéo dầu và các chất khác như sắc tố và nhựa ra khỏi thực vật. Đồng thời, lúc này, thành phần tinh dầu cũng sẽ hòa tan vào CO2 lỏng.

Sau đó, khi được đưa trở về áp suất tự nhiên, CO2 sẽ bay hơi trở lại trạng thái khí, ta sẽ thu được sản phẩm tinh dầu thoát ra ngoài.

Đặc biệt một ưu điểm khác của cách thức này chính là khí CO2 không màu, không mùi. Do vậy, CO2 có thể được loại bỏ dễ dàng bằng cách giải phóng áp suất trong buồng chiết. Ngoài ra, chúng còn cho thấy sự vô hại và ít gây ô nhiễm môi trường như phương pháp khác. Bởi chất này khi được phát tán vào không khí sẽ được thực vật tự nhiên hấp thu cho quá trình phát triển và trao đổi chất của mình.

2.4 Phương pháp trích ly (Maceration)

2.4.1 Thông tin chung

Phương pháp này dựa trên sử dụng dung môi đặc biệt (thường là dung môi không phân cực như các ete, hexane, benzene…), để chiết xuất nguyên liệu thực vật. So với việc chưng cất, tinh chất của thành phần gốc sẽ được giữ lại nhiều hơn trong dung môi. Bởi chúng có thể thu giữ được các phân tử thực vật nặng và lớn hơn.

Hơn nữa, cần lưu ý rằng, nguyên liệu ban đầu lý tưởng để áp dụng phương thức này sẽ được sơ chế sao cho càng khô ráo càng tốt. Bởi bất kỳ độ ẩm nào còn lưu lại sẽ khiến dung môi bị ôi thiu cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Thêm 5% dầu có chứa Vitamin E hoặc dầu lúa mì-Wheatgerm (chứa nhiều Vitamin E) sẽ tránh bị ôi thiu.

2.4.2 Quy trình cơ bản

Thực hiện:

• Chuẩn bị nguyên liệu thực vật: cắt mịn, nghiền nát hoặc xay thành bột thô vừa phải.
• Sau đó, đặt hết phần nguyên liệu đã sơ chế vào một bình kín.
• Cho phần dung môi phù hợp vào;
• Hỗn hợp được lưu giữ trong khoảng 7 ngày, lưu ý thỉnh thoảng nên lắc đều bình.
• Sau thời gian, lọc dung dịch phía trên, dưới đáy bình sẽ có sự phân tách bởi các tạp chất, chất lắng đọng khác.
• Có thể thu hồi thêm sản phẩm, thông qua chất lắng đọng này;
• Khi chất lỏng đã lọc hoà trộn với với dung dịch còn sót lại từ chất lắng đọng, ta đem đi lọc một lần nữa để thu được thành phẩm cuối cùng.

Lưu ý rằng:

• Trong quá trình trích ly bằng dung môi, dung môi gốc có thể sẽ bị đổi màu.
• Sản phẩm cuối cùng nên được lọc sạch nguyên liệu thực vật hay tạp chất;
• Lưu giữ sản phẩm ở vật chứa kín đáo và bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát trong thời gian tối đa 12 tháng.
• Thành phẩm thu được từ phương pháp này sẽ bị vẩn đục hoặc có mùi hôi khi bị biến tính.

Trong công thức mỹ phẩm, có thể gặp thành phần dầu từ phương pháp trích ly, với tỷ lệ 5-10%. Chúng được xem là chất hoạt động sinh học, có thể thay thế dầu gốc thông thường.

2.5 Phương pháp chiết xuất tinh dầu bằng cách tách hương liệu Enfleurage

2.5.1 Thông tin chung

Phương pháp tách hương liệu Enfleurage không được sử dụng phổ biến ngày nay. Nhưng đây là một trong những cách thức chiết xuất tinh dầu lâu đời nhất sử dụng chất béo. Vào cuối quá trình này, chất béo thực vật hoặc chất béo động vật sẽ được thẩm thấu vào các hợp chất tạo hương thơm của hoa. (Chú ý, chất béo được lựa chọn để dùng thông thường là loại không mùi).

Quá trình tiến hành và lưu trữ có thể được thực hiện ở trạng thái “nóng” hoặc “lạnh”. Trong cả hai trường hợp, thành phẩm thu được là chất béo bão hòa với hương thơm được gọi là “enfleurage pomade”.

2.5.2 Thực hiện

Ở trạng thái lạnh- “Cold enfleurage”

• Để tiến hành, người ta lựa chọn loại mỡ thực vật hoặc mỡ động vật có độ tinh khiết cao và không mùi (thường là mỡ lợn hoặc mỡ bò). Sau đó, quét chúng lên các tấm kính hoặc khung sắt gọi là “chassis”.
• Đem cánh hoa tươi hoặc cả cành hoa đặt lên trên lớp mỡ và ép xuống, thời gian khoảng từ 1-3 ngày hoặc vài tuần tùy theo loại hoa được sử dụng. Trong thời gian này, mùi hương của chúng thẩm thấu vào lớp mỡ. Những cánh hoa đã bị hút cạn mùi hương và tinh chất sẽ được thay thế bằng những cánh hoa mới. 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 “enfleurage pomade”: bao gồm chất béo và tinh dầu thơm. Sau đó, hỗn hợp này được hòa tan bằng cồn để tách chiết xuất thực vật ra khỏi chất béo. Khi cồn bay hơi khỏi hỗn hợp này hoàn toàn, phần còn lại chính là tinh chất cuối cùng.

Ở trạng thái nóng-“hot enfleurage”, sự khác biệt duy nhất trong quá trình này là chất béo được làm nóng.

2.6 Phương pháp ép lạnh (Cold Press Extraction)

Trong tiếng anh, phương pháp Cold Press Extraction còn được gọi là Expression hoặc Scarification. Đây là cách thức đặc biệt sử dụng cho quá trình thu tinh dầu có nguồn gốc từ vỏ quả họ nhà Cam quýt.

• Đầu tiên, toàn bộ phần nguyên liệu sẽ được đặt trong dụng cụ cơ học, và được xử lý sao cho có thể làm vỡ các túi tinh dầu nằm ở mặt dưới của vỏ. Lúc này tinh dầu, dầu và sắc tố sẽ chảy xuống khu vực thu gom của thiết bị.
• Sau đó, toàn bộ quả sẽ được ép để thu lấy nước và dầu;
• Lúc này, phần dầu và nước trái cây được sản xuất vẫn còn chứa tạp chất, chẳng hạn như vỏ. Nhằm đạt được thành phẩm cuối cùng, đem hỗn hợp quay ly tâm để lọc chất rắn khỏi chất lỏng.
• Dầu tách ra khỏi lớp nước trái cây và được hút vào một ngăn chứa khác.

2.7 Phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước (Water Distillation)

Với những nguyên liệu mỏng manh như cánh hoa hồng, hoa cam…nếu áp dụng quá trình chưng cất hơi nước sẽ dễ bị kết dính lại với nhau. Do đó, phương pháp chiết xuất hiệu quả nhất trong tình huống này là ngâm các vật liệu thực vật kể trên trong nước sôi nguyên chất. Khi đó, nước sẽ là thành phần bảo vệ tinh dầu khỏi quá trình đun nóng bằng nhiệt độ cao. Khi những chất lỏng ngưng tụ, nguội dần và được phân tách sẽ thu được tinh dầu. Cùng với  hỗn hợp dung dịch còn lại, đôi khi có thể có mùi thơm, được gọi bằng một số tên tiếng anh như:

• Hydrolate;
• Hydrosol;
• Herbal water;
• Essential water;
• Floral water;
• Herbal distillate;

Bên cạnh vật liệu là cánh hoa, phương pháp chiết xuất tinh dầu vẫn này có thể được sử dụng với bộ phận lá và cả thảo mộc. Tương tự, nguyên liệu sẽ được ngâm trong nước và đun nóng bởi nhiệt.

Hy vọng bài viết trên đã giúp quý độc giả có thêm thông tin về những phương pháp chiết xuất tinh dầu thường gặp. Kobi sẽ luôn đồng hành cùng bạn trong hành trình khám phá thế giới thiên nhiên tuyệt vời này nhé.