Giải chi tiết chuyên đề Hóa học 11 Cánh diều mới bài 4: Tách tinh dầu từ các nguồn thảo mộc tự nhiên

Mở đầu: Tinh dầu tràm được chiết xuất chủ yếu từ lá và cành của cây tràm bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Tinh dầu tràm được sử dụng từ lâu trong dân gian để giữ ấm cho cơ thể, chống cảm lạnh, có tác dụng khử khuẩn, khử trùng, trị mụn, làm đẹp da, chống muỗi, làm sạch không khí,…

Hãy tìm hiểu và cho biết những ứng dụng của các loại tinh dầu khác mà em biết. Làm thế nào để chiết xuất được các loại tinh dầu này từ thảo mộc tự nhiên?

Hướng dẫn trả lời: 

Một số loại tinh dầu và ứng dụng:

- Tinh dầu bạc hà có hàm lượng menthol cao, menthol có tác dụng kích thích dây thần kinh gây cảm giác lạnh, giảm đau tại chỗ.

- Tinh dầu họ cam làm thuốc kích thích tiêu hoá, làm nên các chế phẩm thuốc.

- Tinh dầu tỏi có tác dụng giảm cholesterol tự do và toàn phần, trị ho có đờm, ngăn ngừa ung thư.

Để chiết xuất được các loại tinh dầu này từ thảo mộc tự nhiên có thể sử dụng các phương pháp như:

- Phương pháp ép lạnh.

- Phương pháp chiết.

- Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

I. Một số vấn đề về sản xuất tinh dầu

Câu hỏi 1: Cho biết tinh dầu được chiết xuất từ những bộ phận nào của thảo mộc. Lấy ví dụ minh họa.

Hướng dẫn trả lời: 

Tinh dầu được chiết xuất từ các bộ phận khác nhau của thảo mộc:

a) Lá (Tinh dầu được chiết xuất từ nhiều loại lá thảo mộc khác nhau như: bạc hà, bạch đàn, diếp cá, húng quế, hương nhu, khúc tần, kinh giới, quế, ổi, sả, thông, tía tô, tràm,..)

b) Hoa (Người ta có thể chiết xuất tinh dầu từ các loài hoa khác nhau như: bưởi, cam, hoàng lan, nhài, oải hương, hoa hồng,..)

c) Vỏ cây và thân cây (Ví dụ: vỏ cây quế, thân cây sả,..)

d) Hạt (Rất nhiều loại hạt có tinh dầu như: hạt quả hồi, hạt thì là, hạt tiêu đen, hạt quả gai,..)

e) Gỗ (Rất nhiều loại gỗ có tinh dầu như: gỗ cây đàn hương, long não, trầm,..)

g) Củ (Trong một số loại củ cũng có chứa tinh dầu, như củ gừng, củ riềng, củ nghệ...)

Câu hỏi 2: Hãy cho biết các ưu và nhược điểm của phương pháp ép lạnh để sản xuất tinh dầu.

Hướng dẫn trả lời: 

- Ưu điểm: Tinh dầu giữ được chất lượng cao mà không bị biến đổi. Các thao tác dễ dàng thực hiện. Giá thành sản xuất rẻ.

- Nhược điểm:

+ Không thu được tối đa lượng tinh dầu có trong thực vật và chỉ giới hạn ở những loại thực vật có nhiều tinh dầu như vỏ cam, bưởi; không thể thực hiện với các loại tinh dầu trong gỗ, hoa.

+ Tinh dầu thu được lẫn màu và mùi của nguyên liệu, không thích hợp cho các nguồn nguyên liệu không đảm bảo an toàn vì các chất hóa học tan trong dầu cũng sẽ lấy vào.

Câu hỏi 3: Hãy cho biết các ưu và nhược điểm của phương pháp chiết để sản xuất tinh dầu.

Hướng dẫn trả lời: 

- Ưu điểm:

+ Tinh dầu thu được là tinh dầu tuyệt đối, mùi rất thơm, được dùng để điều chế nước hoa và mỹ phẩm cao cấp.

+ Phương pháp này thích hợp cho các loại tinh dầu dễ thay đổi chất lượng khi gặp nhiệt độ cao.

- Nhược điểm: Có giá thành cao, công đoạn sản xuất phức tạp.

II. Hoạt động trải nghiệm: Thực hành chiết xuất tinh dầu từ các nguồn thảo mộc

Đề xuất vấn đề 1: Em hãy nêu vai trò của tinh dầu trong cuộc sống.

Hướng dẫn trả lời: 

Vì có mùi thơm và không độc hại nên tinh dầu được sử dụng trong sản xuất nước hoa, mỹ phẩm, sữa tắm, xà phòng hoặc tạo hương vị cho đồ uống và thực phẩm. Tinh dầu còn được thêm vào các sản phẩm tẩy rửa, nước xả, nước lau nhà hay các sản phẩm vệ sinh gia dụng khác để tạo mùi hương.

Ngoài ra, tinh dầu cũng được sử dụng trong lĩnh vực y học như làm đẹp da, chữa cảm cúm, nhức đầu, nhiễm lạnh, chữa các bệnh ngoài da, giúp thư giãn, giảm stress…

Đề xuất vấn đề 2: Em hãy cho biết nguồn nguyên liệu (ở địa phương) có sẵn như: bạch đàn, bưởi, cam, chanh, hương nhu, gừng, quế, riềng, sả, tràm, … có thể chiết được tinh dầu.

Hướng dẫn trả lời: 

Một số nguồn nguyên liệu địa phương em có thể chiết được tinh dầu: sả chanh; vỏ bưởi; tỏi; gừng …

Đề xuất vấn đề 3: Từ nguyên liệu trên em có thể chiết tinh dầu bằng cách nào?

Hướng dẫn trả lời: 

- Từ sả chanh, vỏ bưởi em có thể chiết tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Từ tỏi, gừng em có thể chiết tinh dầu bằng phương pháp chiết.

Xây dựng giả thuyết 1: Theo em nên chọn nguyên liệu nào? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời: 

Theo em nên chọn tinh dầu sả chanh hoặc vỏ bưởi do nguyên liệu này thông dụng, dễ kiếm và phòng thí nghiệm có đầy đủ dụng cụ, hoá chất để thu tinh dầu.

Ngoài ra, bộ dụng cụ này cũng có thể tự thiết kế được.

Xây dựng giả thuyết 2: Trình bày quy trình chiết suất tinh dầu (dụng cụ, dung môi, nguyên liệu, thời gian, …)

Hướng dẫn trả lời: 

- Dụng cụ: bộ dụng cụ chưng cất (hoặc tự thiết kế có chức năng phù hợp), máy xay hoặc dao để cắt nguyên liệu, cân, bình tam giác, phễu chiết, phễu lọc, bông lọc, lọ thuỷ tinh (loại 10 mL để chứa tinh dầu).

- Dung môi: Nước sạch.

- Nguyên liệu và hoá chất: vỏ bưởi tươi, NaCl rắn.

- Thời gian: 4 giờ.

- Cách tiến hành:

+ Tách lấy lớp bên ngoài của vỏ bưởi (phần chứa tinh dầu). Cân khoảng 300 gam vỏ bưởi rồi xay nhỏ. Cho nguyên liệu vào bình chứa nguyên liệu, không quá 2/3 thể tích của bình. Cho nước vào bình cấp hơi nước. Lắp hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Đun sôi bình cấp hơi nước để cho hơi nước đi qua bình chứa nguyên liệu, chưng cất trong khoảng 3,5 giờ.

- Thu hỗn hợp nước và tinh dầu bưởi vào bình tam giác, rồi thêm một ít NaCl vào hỗn hợp, lắc đều.

- Chuyển hỗn hợp thu được vào phễu chiết, thu lấy lớp tinh dầu bưởi ở phía trên.

Xây dựng giả thuyết 3: Trong các tiêu chí đánh giá sản phẩm ở mục I.5, em có thể sử dụng được những tiêu chí nào để đánh giá sản phẩm? Làm thế nào để đánh giá được các tiêu chí đó?

Hướng dẫn trả lời: 

- Các tiêu chí để đánh giá sản phẩm:

+ Màu sắc (dựa vào quan sát).

+ Mùi (dựa vào ngửi).

+ Tỉ trọng hoặc khối lượng riêng (dựa vào quan sát thí nghiệm so sánh tỉ trọng của tinh dầu với nước, hoặc cân, đo để xác định khối lượng riêng).

+ Khả năng tan trong cồn (dựa vào làm thí nghiệm hoà tan tinh dầu trong cồn).

Lập kế hoạch thực hiện: Tìm hiểu và lựa chọn quy trình chiết xuất tinh dầu. Phân tích tiêu chí của sản phẩm để:

- Xây dựng sơ đồ các bước thực hiện quy trình chiết xuất tinh dầu; lựa chọn nguyên liệu; hoá chất; dụng cụ thí nghiệm; cách thức bố trí và phương pháp thí nghiệm.

- Lập kế hoạch triển khai quy trình thí nghiệm chiết xuất tinh dầu.

Hướng dẫn trả lời: 

- Sơ đồ các bước thực hiện quy trình chiết xuất tinh dầu:

- Nguyên liệu và hoá chất: vỏ bưởi tươi, NaCl rắn, nước sạch.

- Dụng cụ: bộ dụng cụ chưng cất (hoặc tự thiết kế có chức năng phù hợp), máy xay hoặc dao để cắt nguyên liệu, cân, bình tam giác, phễu chiết, phễu lọc, bông lọc, lọ thuỷ tinh (loại 10 mL để chứa tinh dầu).

- Phương pháp thí nghiệm: chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Cách thức bố trí thí nghiệm như hình vẽ:

- Quy trình thí nghiệm chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi được thể hiện bằng sơ đồ:

Báo cáo kết quả :

Hướng dẫn trả lời: 

BÁO CÁO THỰC HÀNH:

CHIẾT XUẤT TINH DẦU TỪ CÁC LOẠI THẢO MỘC

1. Mục tiêu

Thu tinh dầu từ vỏ bưởi.

2. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất

- Nguyên liệu và hoá chất: vỏ bưởi tươi, NaCl rắn, nước sạch.

- Dụng cụ: bộ dụng cụ chưng cất (hoặc tự thiết kế có chức năng phù hợp), máy xay hoặc dao để cắt nguyên liệu, cân, bình tam giác, phễu chiết, phễu lọc, bông lọc, lọ thuỷ tinh (loại 10 mL để chứa tinh dầu).

3. Cách tiến hành

Tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ sau:

+ Tách lấy lớp bên ngoài của vỏ bưởi (phần chứa tinh dầu). Cân khoảng 300 gam vỏ bưởi rồi xay nhỏ. Cho nguyên liệu vào bình chứa nguyên liệu, không quá 2/3 thể tích của bình. Cho nước vào bình cấp hơi nước. Lắp hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Đun sôi bình cấp hơi nước để cho hơi nước đi qua bình chứa nguyên liệu, chưng cất trong khoảng 3,5 giờ.

- Thu hỗn hợp nước và tinh dầu bưởi vào bình tam giác, rồi thêm một ít NaCl vào hỗn hợp, lắc đều.

- Chuyển hỗn hợp thu được vào phễu chiết, thu lấy lớp tinh dầu bưởi ở phía trên.

4. Thảo luận đánh giá kết quả

- Các tiêu chí để đánh giá sản phẩm:

+ Màu sắc: trắng hơi vàng.

+ Mùi: thơm.

+ Tỉ trọng: nhẹ hơn nước.

+ Khả năng tan trong cồn: tan được trong cồn.

5. Kết luận

Thu được tinh dầu bưởi nguyên chất.

III. Đánh giá

Bài tập

Bài 1: Giới thiện sản phẩm tinh dầu đã được chiết xuất đến người thân và bạn bè. Ghi lại những nhận xét về sản phẩm.

Hướng dẫn trả lời: 

Chiết xuất tinh dầu vỏ bưởi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

Nhận xét sản phẩm:

- Mùi thơm nhẹ.

- Giữ hương lâu.

Bài 2: Tìm hiểu về các sản phẩm tinh dầu của các cơ sở sản xuất trong nước. Nêu những nhận xét của em (về trạng thái, màu sắc, mùi, khả năng tan trong cồn, nặng hay nhẹ hơn nước) của các sản phẩm này.

Hướng dẫn trả lời: 

- Tinh dầu hoa hồng Lam Hà:

+ Trạng thái: lỏng.

+ Màu sắc: trắng ngà.

+ Mùi: thơm mùi hoa hồng.

+ Khả năng tan trong cồn: tan.

+ Nhẹ hơn nước.

- Tinh dầu cam Hương Sắc Việt:

+ Trạng thái: lỏng.

+ Màu sắc: vàng nhạt.

+ Mùi: thơm nhẹ mùi cam.

+ Khả năng tan trong cồn: tan.

+ Nhẹ hơn nước.